Energieeinsparende Gebaude und Anlagentechnik: Grundlagen, Auswirkungen, Probleme und Schwachstellen, Wege und Losungen bei der Anwendung der EnEV (VDI-Buch)

Klaus W.Usemann Energieeinsparende Gebäude und Anlagentechnik

Klaus W. Usemann

Energieeinsparende Gebäude und Anlagentechnik Grundlagen, Auswirkungen, Probleme und Schwachstellen, Wege und Lösungen bei der Anwendung der EnEV

Mit 358 Abbildungen und 80 Tabellen

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Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Klaus W. Usemann Technische Universität Kaiserslautern FB Architektur, Raum- und Umweltplanung, Bauingenieurwesen Postfach 3049 67653 Kaiserslautern

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Vorwort

Spätestens seit Prometheus der Sage nach den Menschen das Feuer brachte und dafür von den Göttern furchtbar bestraft wurde, ist Energie für den Menschen ein kostbarer und unverzichtbarer Stoff.

Mit Inkrafttreten der Dritten Wärmeschutzverordnung 1995 verlangte die Bundesregierung, den Vollzug dieser Verordnung zu verbessern. Sie forderte die „ . . . nächste Stufe der Niedrigenergiehaus-Bauweise“ verbindlich festzulegen „mit dem Ziel, bei Neubauten den Heizwärmebedarf um weitere 25% bis 35% zu senken“. Bundesrat und Bundesregierung waren sich darüber einig, dass die zur Verfügung stehende Technik und die rasante Entwicklung bei Baumaterialien und Produkten dazu führt, auch im Rahmen des Energieeinsparungsgesetzes, weitere Verschärfungen wirtschaftlich durchführen zu können. Ein zweiter Grund für die Novellierung der bisherigen Wärmeschutzverordnung war die weitere europäische Entwicklung. Das wärmetechnische Verhalten von Gebäuden für wohn- und wohnähnliche Nutzung wird in der europäischen Berechnungsnorm DIN EN 832 beschrieben; die bisher geltende Wärmeschutzverordnung orientierte sich mit dem Wärmebilanzverfahren an dieser Norm. Eine Verbindung zwischen dem umfassenden Rechenweg der europäischen Norm zum vereinfachten Verfahren stellt die deutsche Vornorm DIN V 4108-6 her. So musste die Methode einer neuen Energieeinsparverordnung mit der europäischen Berechnungsnorm abgestimmt werden. Auch die Entwicklung der europäischen Produktnormen haben einen Einfluss auf den Schutznachweis. Die bisherige WSVO’95 stützte sich auf Rechenwerte aus produktbezogenen Bekanntmachungen (Bundesanzeiger) oder nach DIN V 4108-4. Dies funktioniert nur in einem überschaubaren (nationalen) Markt. Die europäischen Bedingungen für Brauchbarkeitsnachweise modifizieren die bisherige Vorgehensweise. Das bedeutet, dass die auf der Basis harmonisierter Spezifikationen zur Verfügung stehenden und nach dem Willen der Bundesregierung auch fremdüberwachte Nennwerte für den Nachweis benutzt werden können. Da die Nennwerte jedoch einen Produktionszustand und nicht den Einbauzustand beschreiben, müssen die notwendigen Bemessungswerte (Rechenwerte) mit Hilfe entspre-

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Vorwort

chender Rechennormen ermittelt werden. Auch Bauprodukte, die keinen harmonisierten technischen Spezifikationen entsprechen, können Verwendung finden. Auch bei der Heizungsanlagenverordnung bestand Novellierungsbedarf. Auf eine methodische Novellierung wurde verzichtet. Ein Problem stellt u.a. dar, dass die Heizungsanlagenverordnung fast ausschließlich Anwendungen an Systeme mit Wasser als Wärmeträger stellt. Zunehmend gewinnen bei geringen Heizlasten auch andere Systeme an Bedeutung (wie z.B. Elektroheizung, Wärmepumpen, Luftheizung usw.). Darüber hinaus gab es keine energiebezogenen Kennwerte für diese Anlagen, dafür aber bestimmte Ausführungs- und Ausstattungsregeln. Die Kopplung des Anlagensystems an den Dämmstandard der Gebäude war bisher nicht erreicht. Bei der weiteren Absenkung des Wärmebedarfs gewinnt das Zusammenspiel zwischen dem Gebäude und seiner Heizungstechnik weiter an Bedeutung. In der bisherigen WSVO’95 wurden diese Zusammenhänge – soweit überhaupt – nur pauschal berücksichtigt. Alle ungewollte Wärmeabgabe aus den Heizungssystemen, z.B. durch ungedämmte Rohre, fand sich pauschal im Ansatz für die internen Wärmegewinne. Je kleiner das Verhältnis zwischen Wärmeverlusten und Fremdwärme wird, desto anspruchsvoller werden die Anforderungen an die Regelung der Heizungsanlage. Je kleiner der „Umsatz“ einer Heizungsanlage ist, desto stärker fallen Bereitschaftsverluste des Systems ins Gewicht. Die Heizungstechnik muss sich den Erfordernissen des Gebäudes stärker anpassen. Vor diesem Hintergrund und den geschilderten Kritikpunkten an der Heizungsanlagenverordnung wurde die WSVO’95 zu einer umfassenden Energieeinsparverordnung weiterentwickelt. Im Einklang mit den europäischen Normen auf der Grundlage des politischen Willens nach umfassenden Energiekennwerten bezieht sich die Hauptanforderungsgröße der EnEV auf die Primärenergie und nicht auf die Endenergie. Die Trennung des Rechenverfahrens in zwei Normen und die Einführung der Bewertungsgröße „Aufwandszahl“ schaffen unnötige Komplizierungen. Anstelle einer Gesamtbilanz aus baulichen und anlagentechnischen Gewinnen und Verlusten, welche die gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen Gebäude und Anlagentechnik in einfacher Weise berücksichtigt, wurde ein komplexes theoretisches Modellgerüst geschaffen. Mit den im Verfahren eingeführten Aufwandszahlen (Aufwand/Nutzen) ist keinem geholfen. Die EnEV und alle einflussnehmenden Normen (DIN V 4108-6, DIN V 4701-10 usw.) sind in der vorliegenden Form als reine Drucksachen ohne jede Kommentierung nicht händelbar. Repräsentanten des Bauwesens glauben oft, mit Inkrafttreten der Energieeinsparverordnung gehe eine Epoche deutscher Baukunst zu Ende. Diskussionsbeiträge dieser Art mangels sachlicher Kenntnisse, beherrschen

Vorwort

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seit langer Zeit die fachliche und die allgemeine Presse. Der Autor versucht über die Energieeinsparverordnung (EnEV) einen möglichst sachlichen Beitrag zu der Diskussion zu leisten. Stellt man sich in die Reihe der Unterstützer der EnEV, so gehen wir in Zukunft sehr viel sparsamer mit Energie um, als bisher. Mit der EnEV wird neuester Stand der Technik verbindlich eingeführt ohne baukulturelle Abstriche zuzulassen oder die Material- und Gestaltungsvielfalt einzuschränken. Ganz im Gegenteil: Die ganzheitliche Betrachtung über Energiebilanzen mit der Einbeziehung der Anlageneffizienz sowie der erneuerbaren Energien schafft Möglichkeiten für innovatives Planen und differenzierte Maßnahmen zur Energieverbrauchssenkung im Gebäudebereich. Die veränderten Rahmenbedingungen und politischen Vorgaben werden für die Industrie zu einer Reihe von Herausforderungen in Richtung neuer Energieerzeugungs- und Verteilungssysteme mit vielfältigen neuartigen Systemlösungen führen. Betrachtet man die Energieeinsparverordnung – die das Gebäude als Ganzheit erfasst –, so stellen sich folgende Fragen: − Sind die in ihr enthaltenen Festsetzungen wirtschaftlich vertretbar oder liegt z.B. die Wirtschaftlichkeitsgrenze bei einem noch höheren Wärmeschutz? − Haben die in dieser Verordnung enthaltenen Anforderungen und Restriktionen negative Auswirkungen auf die gebaute Umwelt, oder ist diese Verordnung und das veränderte Energiebewusstsein gar Anreiz für neue auch gestalterisch befriedigendere Bauformen? − Wie kann der praktizierende Architekt, Fachingenieur, Planer mit dieser Verordnung in Zukunft zurechtkommen? − Welche vermeidbaren Verschwendungspotentiale stecken in unseren Gebäuden und Anlagen? Diese Fragen werden im Buch thesenartig behandelt: Anforderungen an den Wärmeschutz und die Anlagentechnik, die energetische Planung eines Gebäudes auf der Grundlage der EnEV sowie energetische Verbesserungen im Gebäudebestand. Gefragt sind kostengünstigere ganzheitliche Lösungen von energiesparenden und umweltschonenden Maßnahmen im Wohn-, Zweck- und Industriebau. Wichtig ist die Nutzeraufklärung, um die Akzeptanz der notwendigen Maßnahmen zu stärken. Das Anknüpfen am rationellen und sparsamen Energieeinsatz ist im umweltschutztechnischen Sinne Mittel und Zweck und nicht das Ziel. Der beste Weg, die Umweltbelastung infolge Verbrennung fossiler Energieträger zu reduzieren, ist der „Nichtverbrauch“ von Energie. Eine derartige erfolgreiche in-

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novative Entwicklung in der Energieeinsparverordnung ist bisher keinem anderen Industriezweig in Deutschland gelungen. Ungenügende Kenntnisse bauphysikalischer Vorgänge in der Energieeinsparverordnung müssen zu Bauschäden führen, die nicht selten Millionenbeträge verschlingen. Das zu verhindern ist der Hauptzweck des Buches. Es enthält, ausgehend von theoretischen Grundlagen, alle erforderlichen Berechnungsformeln, Berechnungsverfahren und Berechnungsmittel, die der Entwurfsverfasser benötigt. Da helfen keine Rechentricks. Die zu lösenden Aufgaben erfordern einen permanenten Lern- und Umdenkprozess über das reine Denken in Geräten hinaus, bis zu einem gesamtheitlichen Systemdenken. Kontroverse Sichtweisen werden nicht ausgeklammert, die sinnvolle und effiziente Anwendung der EnEV und deren Umsetzung in die Praxis stehen im Vordergrund. „Die Praxis sollte das Ergebnis des Nachdenkens sein und nicht umgekehrt“ (Hermann Hesse). Wenn Architekten die Umwelt als Wachstumsmarkt nutzen wollen, müssen sie sofort mit dem Energieeinsparen beginnen. Eigentlich bedarf es keiner neuen Gesetze, Verordnungen, Vorschriften, Normen, sondern nur einer Marktanalyse. Und einer guten Vorbereitung auf diesen Zukunftsmarkt: Bessere Aus- und Fortbildung sind in Form einer konzentrierten Umwelt-Qualifizierung zwingend notwendig, dazu soll das Buch dienen. Die Bauherren sind schon weiter und fragen immer öfter bei den Architektenkammern nach, ob die ihnen Experten für energiesparendes Bauen nennen können, diese lehnen aber mit dem zweifelhaften Hinweis ab, dass dies jeder Architekt können muss. Bücher sind deshalb begehrt. Doch ohne Weiterqualifizierung auf breiter Ebene wird es nicht gehen; interdisziplinäre Planungsteams aus Architekten und Fachingenieuren müssen bereits im frühen Planungsstadium Energieeinsparkonzepte entwickeln und gemeinsam bis zur Ausführungsreife bringen. Denn wichtiger als eine langfristige Energiepolitik ist eine langfristige Ausbildungspolitik. Je vertrauter Architekten und Planer mit den neuen Berechnungen sind, desto selbstverständlicher können sie ihre gestalterischen Vorstellungen umsetzen. Das Buch, das sich an Planer, Investoren, Bauherren und Studierende wendet, stellt viele bauliche und konzeptionelle Möglichkeiten vor, die für energieeffiziente Gebäude geeignet sind. Die einzelnen Abschnitte behandeln die theoretischen Grundlagen, das Funktionsprinzip, die erzielbaren Energieeinsparungen, Entwicklungsmöglichkeiten; behandelt werden die Gestaltungsmöglichkeiten der Niedrigenergiebauweise, das Umfeld der Wärmedämmung, die verschiedenen Gebäudetechniken für Heizungs-, Lüftungs-, Klima-, Warmwasserversorgung, neuzeitliche Technologien der Kraft-Wärme-Kopplung, Wärmepumpen, Solartechnik, Konzepte für erneuerbare Energien, usw. Erfahrungen aus Beispielgebäuden und die anschauliche Darstellung mit vielen Bildern, Graphiken und Tabellen ermöglichen eine interessante Beschäftigung mit dem Thema des energiesparen-

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den Bauens. Die erforderliche Nachweisführung erfolgt mittels Formblätter. Es ist eine wertvolle Hilfe für jede Aktivität im Gebäude-Bereich, die direkt oder indirekt die Energieeinsparung betrifft. Die bei der Anwendung der EnEV entstehenden Probleme werden nicht isoliert diskutiert, vielmehr werden sie durch übergeordnete Zusammenhänge sichtbar und deutlich gemacht. Anhand von Fallbeispielen werden die technischen Auswirkungen der Verordnung erläutert, Konsequenzen bei Neubauten sowie im Modernisierungs- oder Sanierungsfall von Bauten im Bestand diskutiert. Zielgruppen: Das Standardwerk mit Lehrbuchcharakter wendet sich an Bauherren, Architekten, Bauingenieure, Projekt-Ingenieure, Techniker und Sachbearbeiter des Technischen Ausbaus (besonders der Heizungs-, Klima- und Sanitärtechnik) in ihrer Funktion als − Bauherren, Bauunternehmer, Bauträger, − Freiberufliche Architekten und beratende Ingenieure der Praxis in Architektenbüros, − Sachbearbeiter in Planungs-, Ingenieurbüros, in Baubehörden und in industriell strukturierten Firmen/Unternehmen/Handwerksbetrieben der Heizungs- und Raumlufttechnik, − Sachbearbeiter in energieversorgungs- und wärmetechnischen Unternehmen, − Sachbearbeiter in der Bauindustrie, − Sachbearbeiter der Öffentlichen Hand, der kommunalen Verwaltungen, − Sachbearbeiter von Wohnungsträgern, Wohnungsbaugesellschaften, Zweck- und Industriebauten, − Betriebsingenieure für Heizungs- und Raumlufttechnische Anlagen, − Sachverständige und Prüfingenieure, es gibt Investoren, Bauherren, Wohnungsbaugesellschaften aber auch Gebäudenutzern nützliche Hinweise bei der Entscheidungsfindung, dient der Kommunikation zwischen Entwicklern und der Wissenschaft und erhöht die Planungssicherheit. Durch die umfassende Darstellung der Energieanwendungstechnologien kann das Buch für Lehrzwecke an Hoch- und Fachschulen eingesetzt werden. An dieser Stelle möchte ich allen, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben, meinen besonderen Dank aussprechen: Dem Lehr- und Forschungsgebiet „Bauphysik und technische Gebäudeausrüstung“ im Fachbereich Architektur/Bauingenieurwesen der TU Kaiserslautern: Prof. Dr. rer. nat. Hermann Heinrich, Frau Dr.-Ing. Monika Mrziglod-Hund, Dr.Ing. Karl-Heinz Dahlem, Dr.-Ing. Mingyi Wang, Dipl.-Ing. Stefan Breuer

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Vorwort

für Rat, tatkräftige Mithilfe, wie verschiedene Konzepte zur Energieeinsparung bezüglich der Effektivität und Wirtschaftlichkeit. Wesentlich zum Gelingen dieses Buches haben Dipl.-Ing. Martin Ploss, Dipl.-Ing. Thomas Renner und Dipl.-Ing. Winfried Henneke beigetragen, denen ich besonderen Dank ausspreche. Durch die vielen Anregungen und konstruktiven Diskussionen in ihren Diplomarbeiten an der Technischen Universität Kaiserslautern gaben sie wichtige Impulse und beeinflussten mitentscheidend die Abschnitte dieses Buches. Ich danke Herrn Dipl.-Ing. Horst Gralle, Neustadt/Weinstr., für die tatkräftige Mithilfe und sachkundigen Rat bei der Ausarbeitung des Textes, der Abbildungen und Tabellen. Die vielen kritischen Diskussionen und die Anregungen sowie fachliche Hilfe haben große Teile dieses Buches ganz entscheidend beeinflusst. Die Zusammenarbeit hat mir viel Freude bereitet. Außerdem ist es dem Verfasser eine angenehme Pflicht, dem SpringerVerlag Berlin, Heidelberg, New York für die Unterstützung, Betreuung und Hilfe Dank zu sagen.

Berlin, Hochspeyer (Pfalz), Kaiserslautern im Sommer 2004 Klaus W. Usemann VDI

Inhalt

0 Einleitung

1

1 Geo-Engineering 1.1 Problemstellung 1.1.1 Weltweite Klimaveränderungen 1.1.2 Zusammenhänge Architektur-Energie-Klima: Der Treibhauseffekt und was steckt dahinter 1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen 1.2.1 Global (weltweit) 1.2.2 Die Rolle der Bundesrepublik Deutschland 1.2.3 Die Rolle des Anwendungsbereichs Niedertemperaturwärme in der Bundesrepublik Deutschland 1.2.4 Die Rolle des Anwendungsbereichs Niedertemperaturwärme eines einzelnen Gebäudes 1.3 Folgen der weltweiten Klimaveränderung 1.4 Gegenmaßnahmen: Energie und Architektur 1.4.1 Global (weltweit) 1.4.2 Rolle der Bundesrepublik Deutschland 1.5 Grundlegende Konsequenzen der novellierten Wärmeschutzverordnungen. Anlass und Ziele 1.6 Energie der Zukunft

5 5 5

2 Forderungen des Wärmeschutzes 2.1 Wärmeschutzforderungen vor der ersten Wärmeschutzverordnung 2.1.1 DIN 4108 – Wärmeschutz im Hochbau 2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO) 2.2.1 Erste Wärmeschutzverordnung 2.2.2 Zweite Wärmeschutzverordnung 2.2.3 Dritte Wärmeschutzverordnung 2.2.4 Weitere Ausgaben der DIN 4108 2.3 Heizungsanlagenverordnungen (HeizAnlV) 2.3.1 Heizungsanlagenverordnung 1978 2.3.2 Heizungsanlagenverordnung 1982 2.3.3 Heizungsanlagenverordnung 1989 2.3.4 Heizungsanlagenverordnung 1994

11 14 14 24 30 31 34 36 36 38 39 42 44 44 44 48 48 51 52 66 67 67 68 69 69

Inhalt

XII

2.4 2.5

2.3.5 Heizungsanlagenverordnung 1998 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden nach DIN 4108 Energiesparendes Bauen, Herausforderung für Architekten und Ingenieure

71 72 90

3 Energieeinsparverordnung – EnEV 93 3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen 94 3.1.1 Beitrag der Energieeinsparung zum Klimaschutz 94 3.1.2 Verschärfung der Anforderungen im Neubau 101 3.1.3 Integration von Wärmeschutz und Anlagentechnik 102 3.1.4 Vereinfachtes Nachweisverfahren bei Wohngebäuden 104 3.1.5 Anforderungskonzept für den Gebäudebestand 105 3.1.6 Erleichterung des Einsatzes erneuerbarer Energien und der Kraft-Wärme-Kopplung sowie sommerlicher Wärmeschutz 110 3.1.7 Erhöhung der Transparenz für Bauherren und Nutzer durch Energieausweise 111 3.1.8 Verweise auf Regeln der Technik, Anpassung an die europäische Normung 112 3.1.9 Rechtsvereinfachung 114 3.1.10 Umsetzung europäischer Richtlinien in nationales Recht 115 3.1.11 Sonderregelungen in Deutschland für Gebäude in energiesparender Bauweise 115 3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen 118 3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise 296 3.4 EU-Richtlinie EER über die Energieeffizienz von Gebäuden 314 3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen, Auswirkungen auf die Baukosten, Mieten und Preise sowie Honorierung 319 3.5.1 Wirtschaftliche Vertretbarkeit 319 3.5.2 Gebäudekosten 321 3.5.3 Preisniveau bei Bauprodukten 331 3.5.4 Mieten und Gesamtwohnkosten, Verbraucherpreise 334 3.5.5 Auswirkungen auf die öffentlichen Haushalte 336 3.5.5.1 Bund, Länder und Gemeinden als Bauherren 336 3.5.5.2 Verwaltungskosten 337 3.5.5.3 Finanzielle Förderung 337 3.5.5.4 Auswirkung der energetischen Modernisierung von Gebäuden auf den Arbeitsmarkt 338 3.5.6 Honorierung 338 3.5.7 Bautypische Instandhaltungsbegriffe 341 345 3.6 Gebäudegeometrieverhältnis (Kompaktheitsgrad) A/Ve

Inhalt

XIII

4 Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs nach DIN V 4108-6 353 4.1 Der Baupfad. Allgemeines 353 4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV 360 4.3 Wärmeverluste nach dem Monatsbilanzverfahren 384 4.4 Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren 388 4.5 Heizunterbrechung, Nachtbetriebsabschaltung nach dem Monatsbilanzverfahren 394 4.6 Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren 396 4.7 Jahresheizwärmebedarf nach dem Monatsbilanzverfahren 401 4.8 Formblätter 401 4.9 Einige kritische Anmerkungen 412 4.9.1 Der nach DIN EN 832 bzw. DIN V 4108-6 ermittelte Jahresheizwärmebedarf ist keine alleinige Eigenschaft des Gebäudes 412 4.9.2 Lüftungswärmebedarf keine alleinige Gebäude- oder Anlageneigenschaft 412 4.9.3 Heizunterbrechungen keine alleinige Gebäude- oder Anlageneigenschaft 413 4.9.4 Bedarfsgeführte Regelung gleichberechtigt zu anderen Maßnahmen 414 4.9.5 Einfache Primärenergiebewertung auf Basis der Heizenergiebilanz und mit Primärenergiefaktoren 414 4.9.6 Weiterentwicklung des technischen Regelwerkes 414 5. Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen (Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung) nach DIN 4701-10 5.1 Der Anlagenpfad. Allgemeines 5.2 Grundlagen des Rechenverfahrens 5.3 Anlagenaufwandszahl eP 5.4 Bereiche und Stränge 5.5 Symbole und Indizierung 5.6 Diagrammverfahren nach DIN V 4701-10 5.7 Tabellen- und Detailliertes Rechenverfahren 5.8 Berechnungsgrundlagen für das Detaillierte Verfahren 5.9 Berechnungsblätter 5.10 Nachweise nach der EnEV 5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren 5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren 5.13 Der umfassendere Ansatz zur DIN V 4701-10 5.14 Verrechnung von Anlagentechnik und Bauphysik

416 416 425 427 433 437 438 441 441 445 451 453 462 477 479

XIV

Inhalt

6 Jahresheizwärmebedarfs- und Primärenergiebedarfsübersichten Rechenprogramme nach der EnEV

484 518

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung auf Konstruktion und Gestaltung der Gebäude 522 7.1 Energieeinsparhäuser 522 7.1.1 Definitionen 522 7.1.2 Gebäudeentwurf bei einer Niedrigenergiebauweise 526 7.1.3 Wärmeschutzkonstruktionen 531 7.1.4 Gebäudetechnik 548 7.1.5 Checkliste und Planungsablauf 554 7.2 Anforderungen an Bauteile für Neubauten 556 7.2.1 Außenwände 556 7.2.2 Decken, Dächer 577 7.2.3 Fenster, Fenstertüren, Dachfenster 583 7.2.4 Wärmedämmstoffe 609 7.2.5 Erdreichberührte Gebäudeaußenfläche 619 7.2.6 Massiv-Absorber 621 7.2.7 Allgemeine Feststellungen 626 7.3 Anforderungen an bestehende Gebäude 627 7.4 Anforderungen an denkmalgeschützte Gebäude 666 7.5 Ökologische Aspekte 672 7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden 685 7.6.1 Konstruktive Anforderungen an die Fugendurchlässigkeit von Fenstern, Bauteilfugen usw. 689 7.6.2 Luftdichtigkeitsprüfung von Gebäuden 699 7.6.3 Ermittlung der Luftdichtigkeit durch Indikatorgasmesstechnik 714 7.6.4 Rechnerische Überprüfung des Luftwechsels 718 7.7 Möglichkeiten und Praxis der Bau-Thermographie 720 7.8 Energieberatung 724 7.9 Anforderungen an Wintergärten 726 7.9.1 Der unbeheizte Wintergarten, Neubau 727 7.9.2 Der beheizte Wintergarten, Neubau 727 7.9.3 Nachträglicher Anbau eines Wintergartens an ein bestehendes Gebäude 728 7.9.4 Allgemeine Hinweise 729 8 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung auf die energiewirtschaftliche Beurteilung von Heizungsanlagen, Lüftung, Trinkwassererwärmung 8.1 Allgemeines 8.2 Wärmeerzeugung 8.2.1 Heizkessel 8.2.2 Blockheizkraftwerk (BHKW)

731 731 742 742 758

Inhalt

8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9

XV

8.2.3 Wärmepumpen Raumheizflächen Pumpenauslegung Regelungstechnik Warmwasserversorgung Einzelfeuerstätten Maschinelle Wohnungslüftung Solaranlagen

763 773 789 796 801 812 813 842

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses 855 9.1 Berechnungsverfahren 855 9.2 Baubeschreibung 855 9.3 Grundrisse und Ansichten 856 9.4 Eingangsdaten 858 9.4.1 Wärmeübertragende Umfassungsfläche A 858 860 9.4.2 Beheiztes Gebäudevolumen Ve 864 9.4.3 Gebäudenutzfläche AN 864 9.4.4 A/Ve-Verhältnis und Anforderungsniveau der EnEV 9.4.5 Nettoflächenermittlung 865 9.4.6 Fensterflächenanteil 867 9.4.7 Aufbau raumabschließender Außenbauteile 869 9.4.7.1 Wände 869 9.4.7.2 Wintergarten 869 9.4.7.3 Dach 869 9.4.7.4 Erdreichberührte Bauteile 870 9.5 Monatsbilanzverfahren. Transmissionswärmeverluste 871 9.5.1 Berechnungshinweise 871 9.5.2 Eingangswerte 872 9.5.3 Wärmebrücken 874 9.5.4 Temperaturkorrekturfaktoren 876 876 9.5.5 Berechnung des Transmissionswärmeverlustes HT 9.5.6 Berechnung des monatlichen Bruttowärmeverlustes durch Transmission 878 9.6 Monatsbilanzverfahren. Lüftungswärmeverluste 879 9.6.1 Rechenvorschriften 879 9.6.2 Eingangsdaten 880 9.6.3 Berechnung des spezifischen Lüftungswärmeverlustes HV 880 9.6.4 Berechnung des Bruttowärmeverlustes durch Lüftung 881 9.7 Monatsbilanzverfahren: Bruttowärmeverluste durch Transmission und Lüftung 882 9.8 Monatsbilanzverfahren. Interner Wärmegewinn 883 9.8.1 Allgemeines 883 9.8.2 Berechnung des mittleren internen Wärmegewinns 884 9.8.3 Berechnung des internen Bruttowärmegewinns 884 9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn 885 9.9.1 Solarer Wärmegewinn der Fenster. 885

Inhalt

XVI

9.9.1.1 9.9.1.2 9.9.1.3 9.9.1.4 9.9.1.5 9.9.1.6

9.10 9.11

9.12 9.13

9.14 9.15 9.16

Allgemeines 885 Eingangsdaten 886 Vereinfachte Berechnungsformel 886 Orientierung der Fenster 888 Strahlungsintensitäten und Fensterflächen 889 Berechnung des solaren Bruttowärmegewinns der Fenster 890 9.9.2 Solarer Wärmegewinn des Wintergartens 890 9.9.2.1 Allgemeines 890 9.9.2.2 Direkter Wärmegewinn 892 9.9.2.3 Indirekter Wärmegewinn 894 9.9.2.4 Berechnung des solaren Bruttowärmegewinns des Wintergartens 896 Monatsbilanzverfahren. Bruttowärmegewinne 897 Monatsbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb 898 9.11.1 Berechnung der Reduzierung des Wärmeverlusts 899 9.11.2 Anmerkungen 909 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmeverluste 909 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmegewinne 911 9.13.1 Eingangswerte 912 9.13.1.1 Berechnung der Zeitkonstante 912 9.13.1.2 Berechnung des numerischen Parameters 912 9.13.1.3 Berechnung des Wärmegewinn- / Wärmeverlustverhältnisses 912 9.13.1.4 Berechnung des Ausnutzungsgrades 913 9.13.2 Berechnung des Nettowärmegewinns 914 9.13.3 Anmerkungen 916 Monatsbilanzverfahren. Berechnung des JahresHeizwärmebedarfs 916 Monatsbilanzverfahren. Nachweis nach der EnEV 918 Nachweis nach der EnEV am Beispiel des Einfamilienhauses – Berechnung des Primärenergiebedarfs 918 9.16.1 Allgemeines 918 9.16.2 Berechnungsablauf 919 9.16.3 Eingangswerte 920 9.16.3.1 Berechnungen nach DIN V 4108-6 920 9.16.3.1.1 Heizgrenztemperatur 920 9.16.3.1.2 Dauer der Heizperiode 921 9.16.3.2 Primärenergiefaktoren 923 9.16.3.3 Gradtagsfaktor 924 9.16.3.4 Anlagenluftwechsel 926 9.16.4 Trinkwarmwasserbereitung 926 9.16.4.1 Verteilungsverluste 926 9.16.4.2 Speicherverluste 927 9.16.4.3 Erzeugungsverluste 928 9.16.4.3.1 Allgemeines 928 9.16.4.3.2 Kessel (Erzeuger 1) 928

Inhalt

XVII

9.16.5

9.16.6

9.17

9.18

9.19

9.16.4.4 9.16.4.5 Lüftung 9.16.5.1 9.16.5.2 9.16.5.3 9.16.5.4 9.16.5.5 9.16.5.6 Heizung 9.16.6.1 9.16.6.2 9.16.6.3 9.16.6.4

9.16.4.3.3 Solaranlage (Erzeuger 2) Primärenergiefaktoren Berechnungsblatt Übergabeverluste Verteilungsverluste Erzeugungsverluste Primärenergiefaktor fP Korrektur des Anlagenluftwechsels Berechnungsblatt

Übergabeverluste Verteilungsverluste Speicherverluste Erzeugungsverluste 9.16.6.4.1 Deckungsanteile 9.16.6.4.2 Aufwandszahlen 9.16.6.4.3 Hilfsenergie 9.16.6.5 Primärenergiefaktoren 9.16.6.6 Berechnungsblatt 9.16.7 Nachweis nach der EnEV Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse 9.17.1 Jahres-Heizwärmebedarf 9.17.2 Primärenergiebedarf 9.17.3 Nachweise nach der EnEV Berechnung nach der EnEV 9.18.1 EnEV (Vereinfachtes Verfahren) 9.18.1.1 Transmissionswärmebedarf 9.18.1.2 Lüftung 9.18.1.3 Solare Wärmegewinne 9.18.1.4 Tabellarische Berechnung 9.18.2 Bewertung 9.18.2.1 Transmission 9.18.2.2 Lüftung 9.18.2.3 Solare Wärmegewinne 9.18.2.4 Interne Wärmegewinne 9.18.2.5 Zusammenfassung Allgemeine Anmerkungen

928 929 929 930 932 932 932 933 933 933 934 935 936 936 936 936 937 937 937 937 939 940 941 945 951 952 952 952 952 952 952 954 954 955 955 955 955 956

Literaturverzeichnis

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Stichwortverzeichnis

1003

0 Einleitung

Man wird am besten zu einer Erkenntnis gelangen, wenn man die Dinge vom Ursprung her zu ihrem Werden und Wachsen betrachtet. (Aristoteles, 384 - 322 v. Chr. In: Politik I, 2) Der Zusammenhang zwischen Energie und Architektur, eine Wechselwirkung zwischen beiden, ist nicht neu. Die Bauformen der naturnahen Völker geben uns sowohl aus vorzivilisatorischer Zeit, als auch heute noch, exzellente Beispiele für klimagerechte und landschaftscharakteristische Architektur. Die indianischen Terrassenhäuser zeigen besonders deutlich die Verflechtung von Klima, Gebäude und Bewohner. Die Gebäudekonzeption ermöglicht die Bewohnbarkeit entsprechend den Jahreszeiten. Den ersten solartechnischen Ratschlag für Architekten erteilte der griechische Geschichtsschreiber Xenophon (etwa 433 - 355 v. Chr.). In den Erinnerungen an Sokrates schreibt er: „Und von Häusern meinte er, daß sie gleichzeitig schön und nützlich seien und es schien mir so, als ob er damit einen Hinweis geben wollte, wie man Häuser bauen müsse. Er stellte dabei folgende Betrachtung an: Wer ein Haus bauen will, wie es sein soll, muß der es wohl so einrichten, daß das Wohnen darin besonders angenehm und besonders zuträglich sein wird? Wenn man dem dann zustimmte: Ist es nun nicht angenehm, im Sommer ein kühles Haus zu haben, im Winter aber ein warmes? Wenn er auch darin Zustimmung fand: Scheint nun nicht bei den gegen Süden liegenden Häusern im Winter die Sonne in die Hallen hinein, während sie im Sommer über uns selbst und die Dächer hinweggeht und Schatten spendet? Man muss also nicht, wenn dies derart in der rechten Weise geschehen soll, die Häuser auf der gegen Süden zu gelegenen Seite höher bauen, damit im Winter die Sonne nicht gehindert wird, die nach Norden zu gelegene Seite dagegen niedriger, damit die kalten Winde nicht eindringen können? So dürfte denn, um es kurz zu sagen, die Wohnung sicherlich die angenehmste und schönste sein, wo man zu allen Jahreszeiten selbst am angenehmsten untergebracht ist und sein Hab und Gut am sichersten unterstellen

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0 Einleitung

kann. Malereien und Bildwerke aber nehmen mehr Annehmlichkeiten weg, als sie gewähren.“ Die letzte Aussage ist typisch für den Philosophen. Sokrates (etwa 469 - 399 v. Chr.) konzipierte sein „Solar-Haus“, als er aus dem „Megaron-Haustyp“ ein funktionelles Haus entwickelte, das die Wintersonne maximal ausnützte und die sommerliche Direktstrahlung auf die Südfassade vollkommen ausschloss. Die trapezförmigen Außenwände dienten zur Reflexion der Direktstrahlung im Winter. Das Megaron-Haus kam bereits z.B. in Troja vor und war die Vorstufe des griechischen Antentempels; er bestand aus einem Hauptraum mit Herd, davor war meist ein Vorraum zwischen Anten, das sind vorgezogene Seitenwände, die den Vorraum bildeten.

Bild 0.01. Solarhaus-Konzeption des Sokrates. Schon früh wurde in Kenntnis des klimatischen Ablaufs versucht, Gebäude auf Grund physikalischer Überlegungen zu planen.

Der menschliche Energiebedarf hat sich im Laufe unserer Entwicklungsgeschichte stark verändert. Das folgende Bild 0.02 zeigt die historische Entwicklung in verschiedenen Zeitepochen. Ursprünglich – in der Zeit der Sammler, Jäger und des Ackerbaus – diente der Energieaufwand praktisch ausschließlich zur Deckung der Grundbedürfnisse. Industrie – inklusive Handwerk – und Verkehr traten erst im späteren Mittelalter bzw. ab der Gründerzeit in Erscheinung – dann allerdings kräftig und sprunghaft an-

0 Einleitung

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steigend. Gegenwärtig beträgt der Energiebedarf in Deutschland pro Kopf und Tag mehr als 140 kWh.

Bild 0.02. Entwicklung von Weltbevölkerung und Energiebedarf [263].

Die Neuschöpfung der Lieblingsworte Umwelt, Umraum, Umland geht 1798 auf eine „Ode an Bonaparte“ des Professors für Sprache und Literatur Jens I. Baggesen (1764 - 1826) an der Kieler Universität zurück. Seit etwa 1800 ist das Wort „Umwelt“ belegt und bedeutete ursprünglich „Gesamtheit der Mitmenschen“, dann auch „Außenwelt“ und „umliegende Gegend“; in diesem Sinne verwendete es Goethe 1816. In biologische Zusammenhänge wurde das Wort 1909 von J. v. Uexküll gebracht; es meint nun vor allem die auf ein Lebewesen einwirkende, seine Lebensbedingungen beeinflussende Umgebung. Die seit Beginn des Industriezeitalters vonstatten gehende Verschmutzung und Zerstörung der Umwelt durch den Menschen scheint als Problem erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wahrgenommen worden zu sein. Ihr Schutz wurde bereits zu Beginn der 60er Jahre propagiert, allerdings noch nicht mit dem griffigen Wort „Umweltschutz“. Das wurde – als Übersetzung des englischen „environmental protection“ – erst 1969 durch den Politiker Peter Menke-Glückert in Deutschland eingeführt, der s. Zt. im Bundesinnenministerium tätig war und am Entwurf eines Umweltprogramms der Bundesregierung mitarbeitete.

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0 Einleitung

Von 1970 an hat sich „Umweltschutz“ im öffentlichen Sprachgebrauch rasch etabliert, er taucht erstmals in Bundestagsdebatten und in der Presse auf. Er wurde vor allem zum Fahnenwort der Ökologiebewegung. In den 80er Jahren wurde dann vielfach ganz konkrete Umweltschutzpolitik gemacht: Es wurden z.B. stark subventionierte „Umweltschutzarten“ für öffentliche Verkehrsmittel angeboten und Polizisten wurden mit „Umweltschutzkoffern“ ausgerüstet, in denen sich Messgeräte zur Ermittlung von Boden- und Gewässerverschmutzung befanden. Anfang der 90er Jahre galt das Wort „Umweltschutz“ dann aber als „abgegriffen“. Wer Aufmerksamkeit für die Sache erzielen wollte, nahm nun bisweilen seine Zuflucht zu Neubildungen, so wie Bundespräsident a.D. Richard von Weizsäcker: Er prägte das Wort „Nachweltschutz“.

1 Geo-Engineering

1.1 Problemstellung 1.1.1

Weltweite Klimaveränderungen

Die 70er Jahre waren gekennzeichnet von wirtschaftlichen Schwierigkeiten, von dem Schock der Energiekrise1) – genauer Erdölversorgungskrise – sowie von zunehmenden Auseinandersetzungen über den in Wirtschaft und Gesellschaft einzuschlagenden Weg. Starker Preisauftrieb (Bild 1.01), nachlassendes Wachstum und steigende Arbeitslosigkeit sind die Stichworte hierfür. Besonders heftig gestritten wurde um die Kernenergie, später auch über den Umweltschutz. Aber auch die wirtschaftlichen Probleme erhitzten die Gemüter.

Bild 1.01. Die Entwicklung des Erdölpreises (in Dollar pro Barrel) seit 1960. Seit der ersten Energiekrise 1973 ist der Preis für die weltweit wichtigste Primärenergie, Erdöl, dramatisch gestiegen. Allerdings sind immer noch deutliche Schwankungen an der Tagesordnung, was es derzeit kaum möglich macht, zuverlässige Prognosen über die künftige mittelfristige Preisentwicklung zu erstellen, was aber für aussagefähige Wirtschaftlichkeitsberechnungen unabdingbar wäre. Diese beruhen deshalb zwangsläufig häufig auf Spekulationen.

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1 Geo-Engineering

Das Ende der „fetten Jahre“, der traumhaften Wachstumsraten, hatte sich bereits in der zweiten Hälfte der 60er Jahre angekündigt. Die Wiederaufbauphase war nun abgeschlossen und in manchen Bereichen zeigten sich schon Sättigungstendenzen. Die Ölkrise, die die gesamte Weltwirtschaft lähmte, verschärfte die Situation zusätzlich. Sie zeigte aber auch eindrucksvoll, auf welch wackligen Beinen der errungene Wohlstand ruhte. Jetzt wurde nicht nur deutlich, wie groß die Abhängigkeit vom Öl geworden war, sondern auch wie wichtig eine sichere Energieversorgung ist. Nicht zuletzt Sonntagsfahrverbote und der gewaltige Preissprung des Öls schärften das Bewusstsein für einen sparsamen Umgang mit Energie. Gleichzeitig setzte sich die Erkenntnis durch, dass die Vorräte an den beiden wichtigen Primärenergieträgern wie Öl und Kohle durchaus begrenzt sind. Es begann die Suche nach Alternativen. Viele Fachleute vertraten ohnehin schon längst die Meinung, dass die Verbrennung fossiler Energien zur Stromerzeugung eigentlich eine Vergeudung sei. Denn dafür gab es ja die Kernenergie. In Kernkraftwerken konnte der Strom weitaus kostengünstiger erzeugt werden. Und auch umweltfreundlicher, da es in einem Kernkraftwerk weder Schwefeldioxid, noch Stickoxid, noch Kohlendioxid gibt. Dadurch sollte bis Mitte der 70er Jahre der Grundlastbedarf durch die kostengünstigere Kernenergie gedeckt werden. Mit dieser eingeleiteten und geplanten Maßnahme wähnte man sich ganz gut gewappnet, um den Versorgungsauftrag auch zukünftig bei den zu erwartenden weiteren Nachfragesteigerungen erfüllen zu können. Die hochtechnisierten Länder sind in größtem Maße davon abhängig, dass sie Energie (hier: Energieträger wie Kohle, Erdöl, Erdgas) zur Verfügung haben. Sie sind auf den Import wie Erdöl bzw. Erdgas angewiesen. Als der seit 1948 andauernde israelisch-arabische Konflikt im Oktober 1973 im Jom-Kippur-Krieg kulminierte2), setzten die erdölfördernden arabischen Staaten nach einem OPEC-Beschluß vom 17. des Monats ihr Exportgut erstmals als politische Waffe ein, die bis März 1974 dauerte: Sie wollten die erdölimportierenden Staaten zu einem proarabischen Verhalten zwingen. Sie drosselten die Förderung um bis zu 25%, in den folgenden Monaten um jeweils weitere 5%, erließen Embargos, erhöhten die Preise für Erdöl auf 11.651 Dollar je Fass, damit verdoppelte sich der Preis, gegenüber dem Stand vor Ausbruch des Nahost-Krieges vervierfachte er sich. Hauptzielscheibe dieser Boykottmaßnahmen waren die USA – wegen ____________________________________________________________ 1)

2)

Energiekrise: griechisch „energeia“, wirkende Kraft und griech.-lateinisch „crisis“, entscheidende Wendung. Am 6. Oktober 1973 griffen ägyptische Streitkräfte die israelischen Stellungen am Ostufer des Suezkanals an. Gleichzeitig drangen syrische Truppen auf die Golanhöhen vor. Der 4. Nahostkrieg hatte begonnen.

1.1 Problemstellung

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ihrer Nahost-Politik – und die Niederlande wegen einer proisraelischen Äußerung des damaligen Außenministers. Die Erdölverknappung führte in den betroffenen Ländern zu Rationierungen und anderen energiepolitischen Maßnahmen wie Geschwindigkeitsbeschränkungen im Autoverkehr, Sonntagsfahrverboten, Einschränkungen des Flugverkehrs. Zur Krise sechs Jahre später – 1978/79 – kam es durch den Ausfall aller Erdöllieferungen aus dem Iran3) – das Fehlen von 10% des Weltbedarfs brachte die westlichen Industrien wiederum in Gefahr. Die Ölminister kündigten Preiserhöhungen an, die mit dem Kursverfall des Dollars begründet wurden. Es kam zu einer Panik, in deren Verlauf Händler am Rotterdamer Spotmarkt bereit waren, bis zu 22 Dollar pro Fass zu bezahlen. Bis Ende 1979 schnellte der Ölpreis durch neue Zuschläge und Kündigung von Verträgen auf 24 Dollar je Fass hoch. Vergebliche Versuche Saudi-Arabiens, den Ölpreis unter Kontrolle zu bekommen, machten den Unterschied zur 1. Ölpreiskrise 1973 deutlich. Während es sich damals um eine Krise handelte, die von der OPEC, im Wesentlichen jedoch von Saudi-Arabien gesteuert wurde, handelte es sich 1979/80 um eine Desintegration des Ölmarktgefüges, die der politischen Kontrolle der OPEC weitgehend entglitten war [331]. Zur Vermeidung weiterer Ölkrisen setzte die Energiepolitik längerfristig auf die Entwicklung und Nutzung anderer Energieträger. Doch es kam ganz anders. An den geplanten Kernkraftwerken entzündete sich der bundesweit wachsende Widerstand gegen die Kernenergie. Die Genehmigungsverfahren für den Bau von Kernkraftwerken wurden durch die Einsprüche und Aktionen von Kernenergiegegnern erheblich verzögert. Die bei der vorausschauenden Planung angenommenen Termine der Inbetriebnahme verschoben sich um Jahre. Und gleichzeitig stiegen die Baukosten gewaltig. So zeichnete sich Mitte der 70er Jahre eine bedrohliche Erzeugungslücke ab. In dieser von Ölknappheit und steigenden Energiepreisen geprägten Zeit wandelte sich die Energieproblematik. Dabei konnte man sich auf die bei der Installation von Nachtstromspeicherheizungen gesammelten Erfahrungen mit Wärmedämm-Maßnahmen zurückgreifen. Ein besonderes Augenmerk galt jetzt auch der schlummernden Umweltenergie in Luft, Wasser und Erdreich, die mit der Technik der Wärmepumpe nutzbar gemacht werden konnte. Auch die Möglichkeiten der Nutzung von Sonnenenergie wurden erprobt. ____________________________________________________________ 3)

Aus einer Streikbewegung im Iran entstand eine politische Revolution. Am 16. Januar 1978 verließ Schah Resa Pahlevi das Land, worauf es völlig in Chaos versank. Alle Anstrengungen SaudiArabiens die Produktionsausfälle zu kompensieren scheiterten.

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1 Geo-Engineering

Die beiden Ölpreiskrisen von 1973 und 1979 haben die Begrenztheit der Ressource Energie und die weitestgehende Abhängigkeit neuzeitlicher Industriegesellschaften von der Verfügbarkeit über Energie in Erinnerung gerufen. Priorität hatten die Preiswürdigkeit und die Sicherheit der Energieversorgung. Der Bundestag hatte daher mit Zustimmung des Bundesrates am 22. Juli 1976 (BGBl. I S. 1873) das Gesetz zur Einsparung von Energie in Gebäuden (Energieeinsparungsgesetz) beschlossen. Es stützt sich auf Artikel 74 Nr. 11 des Grundgesetzes. Danach erstreckt sich die „konkurrierende Gesetzgebung“ auch auf das Recht der Energiewirtschaft. Den baulichen Wärmeschutz betrifft besonders: „§ 1 Energiesparender Wärmeschutz bei zu errichtenden Gebäuden (1) Wer ein Gebäude errichtet, das seiner Zweckbestimmung nach beheizt oder gekühlt werden muss, hat, um Energie zu sparen, den Wärmeschutz nach Maßgabe der nach Absatz 2 erlassenen Rechtsverordnung so zu entwerfen und auszuführen, dass beim Heizen und Kühlen vermeidbare Energieverluste unterbleiben. (2) Die Bundesregierung wird ermächtigt, durch Rechtsverordnung mit Zustimmung des Bundesrates Anforderungen an den Wärmeschutz von Gebäuden und ihren Bauteilen festzusetzen. Die Anforderungen können sich auf die Begrenzung des Wärmedurchgangs sowie der Lüftungswärmeverluste und auf ausreichende raumklimatische Verhältnisse beziehen. Bei der Begrenzung des Wärmedurchgangs ist der gesamte Einfluss, der die beheizten oder gekühlten Räume nach außen und zum Erdreich abgrenzenden sowie derjenigen Bauteile zu berücksichtigen, die diese Räume gegen Räume abweichender Temperaturen abgrenzen. Bei der Begrenzung von Lüftungswärmeverlusten ist der gesamte Einfluss der Lüftungseinrichtungen, der Dichtheit von Fenstern und Türen sowie der Fugen zwischen einzelnen Bauteilen zu berücksichtigen. (3) Soweit andere Rechtsvorschriften höhere Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz stellen, bleiben sie unberührt.“ Das „Erste Gesetz zur Änderung des Energieeinsparungsgesetzes“ vom 20. Juni 1980 brachte keine Änderung des § 1. Die weiteren Abschnitte des Gesetzes lauteten − § 2:

Anforderungen an heizungs- und raumlufttechnische Anlagen sowie Brauchwasseranlagen

1.1 Problemstellung

− − − −

§ 3: § 3a: § 4: § 5:

9

Anforderungen an den Betrieb solcher Anlagen Verteilung der Betriebskosten Sonderregelungen für bestehende Gebäude Wirtschaftlichkeitsgebot

Eine zentrale Rolle übernimmt § 5 Abs. (1), der bestimmt, dass aufgestellte Anforderungen „nach dem Stand der Technik erfüllbar und für Gebäude gleicher Art und Nutzung wirtschaftlich vertretbar“ sein müssen. Das Gesetz führt dann weiter aus, dass Anforderungen als wirtschaftlich vertretbar gelten, wenn die erforderlichen (finanziellen) Aufwendungen innerhalb der üblichen Nutzungsdauer „generell“ durch eintretende Einsparungen erwirtschaftet werden können. Damit ist erreicht worden, dass die den Bürger – den Bauherren bzw. Mieter – zunächst belastenden Vorschriften „unter dem Strich“ zum Kostenausgleich führen. Mit „generell“ stellt der Gesetzgeber klar, dass diese Bedingung nicht unbedingt im Einzelfall erfüllt sein muss, sondern sich auch auf Fallgruppen beziehen kann. Bei bestehenden Gebäuden ist die noch zu erwartende Nutzungsdauer zu berücksichtigen. Damit kann das Fazit gezogen werden, dass unwirtschaftliche Energieeinsparmaßnahmen gesetzeswidrig sind; sie können – und müssen – unterbleiben. Die Auslegung des § 5 (1) lässt keine andere Schlussfolgerung zu. § 5 (2): „In den Rechtsverordnungen ist vorzusehen, dass auf Antrag von den Anforderungen befreit werden kann, soweit dieser Einzelfall wegen besonderer Umstände einen unangemessenen Aufwand in sonstiger Weise zu einer unbilligen Härte führen“. Dieser Absatz findet sich deshalb in der EnEV § 17 wieder und ermöglicht eine Befreiung. Weiterhin wird im Energieeinsparungsgesetz geregelt, wer für die Überwachung zuständig ist und wie bestimmte Details der Überwachung auszugestalten sind. Eine Vorschrift über Ordnungswidrigkeiten (§ 8) bildet den Abschluss die den Praktiker interessierenden Teile des Energieeinsparungsgesetzes [284]. Das Energieeinsparungsgesetz regelt also ausschließlich den energieeinsparenden Betrieb eines Gebäudes, nicht dessen energieeinsparende Errichtung oder die Verwendung energieeinsparend hergestellter Bauprodukte. Das Energieeinsparungsgesetz soll eine Energieeinsparung sowohl bei der Beheizung (winterlicher Wärmeschutz) als auch bei der Kühlung (sommerlicher Wärmeschutz) bewirken. Beide Maßnahmen können im Widerspruch zueinander stehen! Maßnahmen des winterlichen Wärmeschutzes können negative Auswirkungen auf den sommerlichen Wärmeschutz haben und umgekehrt. Die Begrenzung des Wärmedurchgangs der Außenbauteile bewirkt eine Beschränkung des Wärmetransports von „in-

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1 Geo-Engineering

nen nach außen“ und umgekehrt. Im Winter hat dies positive Auswirkungen auf den Heizenergieverbrauch, im Sommer wird jedoch die Auskühlung der wärmespeichernden Innenbauteile erschwert. Eine Erhöhung des Wärmeschutzes bewirkt nicht immer und nicht bei jedem Gebäude eine effektive Energieeinsparung. Bei komplexen Gebäuden und unter Berücksichtigung örtlicher klimatischer Bedingungen ist es angebracht, eine Erhöhung des Wärmeschutzes in Frage zu stellen und eine Untersuchung über die jährliche prognostizierbare Gesamtenergiebilanz des Gebäudes anzustellen. Allgemeingültige Angaben für die Planung von Gebäudekonstruktionen im Hinblick auf ein ganzjähriges energiesparendes Verhalten lassen sich nicht machen. Mit der Formulierung im Energieeinsparungsgesetz, „wer ein Gebäude errichtet, das seiner Zweckbestimmung nach beheizt . . . werden muss, hat, um Energie zu sparen, den Wärmeschutz nach Maßgabe der . . . zu erlassenen Rechtsvorschriften so zu entwerfen und auszuführen, das beim Heizen . . . vermeidbare Energieverluste unterbleiben“, können beliebig weitgehende Forderungen an den Wärmeschutz gestellt werden [287]. „Vermeidbare Energieverluste“ in § 1 Abs. (1): Das bedeutet, dass die nach dem Stand der Technik unter Wahrung der Wirtschaftlichkeit gegebenen Möglichkeiten zur Energieeinsparung durch bauliche Maßnahmen ausgeschöpft werden sollen. Die Errichtung eines Gebäudes schließt die Planung und Durchführung ein. Der Bauherr und im Rahmen seines Wirkungskreises auch die anderen am Bau Beteiligten sind dafür verantwortlich: Bauherr, Entwurfsverfasser, Sachverständige, Bauunternehmer, Fachunternehmen. Heute nun ist das Energiethema nach einer Phase vergleichsweise entspannter Versorgungs- und Preissituation erneut in das Rampenlicht geraten. Diesmal heißt der Blickwinkel, aus dem heraus die Diskussion geführt wird „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“ bzw. „Bekämpfung des Treibhauseffektes“. Schutz der Umwelt und Schonung der Ressource ist heute mehr denn je in aller Munde, wenn das Stichwort „Energieversorgung“ fällt, d.h. ökologisch und ökonomisch optimale Nutzung der Energie- und Wärmeströme in der Industrie, im gewerblichen und im Wohnbereich. Spätestens seit der 1. Ölkrise 1973 sind die Begriffe Wirtschaftswachstum, Energieverbrauch und Umweltzerstörung (anthropogener Treibhauseffekt) in vielen Industrieländern Gegenstand wissenschaftlicher Studien und politischer Auseinandersetzung. Stand zunächst noch die Sorge um die Knappheit von Energieträgern und anderen Ressourcen im Mittelpunkt [37; 40], so richtet sich das Hauptaugenmerk seit einigen Jahren auf die

1.1 Problemstellung

11

Folgen des hohen Energieverbrauchs, vor allem auf den globalen Temperaturanstieg [34], Bild 1.02.

Bild 1.02. Entwicklung der mittleren Lufttemperatur der Erde [34].

1.1.2

Zusammenhänge Architektur-Energie-Klima: Der Treibhauseffekt und was steckt dahinter

Nachdem das Thema Energie in der Architektur Ende der 70er / Anfang der 80er Jahre angesichts der rapide steigenden Ölpreise erstmals eine Rolle spielte, nahm das Interesse mit sinkenden Energiepreisen und nach einigen Forschungsprojekten, die die in sie gesetzten Erwartungen nicht erfüllten, etwa Mitte der 80er Jahre deutlich ab. Erst die immer bedrohlicher klingenden Nachrichten über bevorstehende weltweite Klimaveränderungen durch anthropogene Emissionen von Treibhausgasen führten Ende der 80er Jahre zu einem neuen Interesse am Thema Architektur und Energie. Der natürliche Treibhauseffekt ist notwendig für das Leben auf der Erde. Ohne ihn läge die durchschnittliche Temperatur auf der Erde anstatt bei ca. + 15°C etwa bei ca. - 18°C, d.h. dass die Erde weitgehend vereist wäre. Diesen Erwärmungseffekt verursachen in der Atmosphäre enthaltene Spurengase (Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon, Erd- oder Biogas, Fluorkohlenwasserstoffe, Distickstoffoxid, Methan). Sie lassen zwar – ähnlich wie

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1 Geo-Engineering

Glasfenster eines Treibhauses – die kurzwelligen Sonnenstrahlen fast ungehindert auf die Erde einfallen, absorbieren aber zum großen Teil die von der Erdoberfläche reflektierte (zurückgesandte) langwellige Wärmestrahlung und verhindern somit eine Wärmeabstrahlung in den Weltenraum. Es wurden aber auch kühlende Faktoren gefunden, etwa Aerosole fein verteilte Nebeltröpfchen, die überwiegend aus Verbrennung der Kohle stammen. Sie lenken Sonnenlicht zurück ins All und bewirken regional eine Abkühlung, die etwa zehnmal stärker ist als der Treibhauseffekt durch Kohlendioxid. Regional bedeutend sind aber auch Ruß und Staub. Aerosole, Ruß und Staub fördern außerdem die Wolkenbildung, die wiederum je nach Dicke und Höhe, in der sie entstehen, gegensätzliche Wirkung haben. Weiße Wolken kühlen, schwarze hingegen wärmen. Insgesamt erweist sich das Klima als viel komplexer, als angenommen. Seit Beginn der Industrialisierung ist die Konzentration dieser Spurengase in der Atmosphäre durch menschliches Handeln deutlich angewachsen; neue, wie z.B. Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), sind hinzugekommen. Durch diesen zusätzlichen, vom Menschen verursachten „anthropogenen“ Treibhauseffekt wird sich nach Meinung von Experten die durchschnittliche Temperatur auf der Erde spürbar erhöhen, falls keine Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Als Folgen des Treibhauseffektes sind eine Erhöhung des Meeresspiegels, Änderungen der Niederschlagsmengen und weitgehende Verschiebungen der Klimazonen in heute noch nicht abschätzbaren Dimensionen zu erwarten [294]. Diese Schadstoffe „überleben“ 60 bis 120 Jahre in der Atmosphäre und verteilen sich in dieser Zeit gleichmäßig über die gesamte Erde. Wir haben es – nach heutigem Kenntnisstand – also mit globalen Vorgängen zu tun, für die globale Lösungen benötigt werden. Die Klimaentwicklung hinkt den Ursachen der Klimaveränderung hinterher: Und das sind eben die veränderten Konzentrationen von CO2, Methan, Stickstoffoxid und Ozon und neuerdings natürlich auch von FCKW und teilhalogenierten Verbindungen. Man rechnet mit einer Verzögerungszeit von etwa 30 Jahren, die vor allem auf die Wirkung der Ozeane zurückgeht. Wenn man einmal 30 Jahre zurückblickt, stellt man fest, dass damals gerade die Hälfte des heute beobachteten Konzentrationsanstiegs der Treibhausgase erfolgt war. Im Grunde genommen ist also erst die Hälfte der Klimaänderung, die wir schon verursacht haben, wirksam geworden. Das ist auch der Grund dafür, dass das Klima selbst dann nicht konstant bliebe, wenn wir die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre auf dem heutigen Wert stabilisieren könnten.

1.1 Problemstellung

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Auch natürliche Parameter spielen eine Rolle: Besonders die Strahlungsintensität der Sonne, die natürlichen Rhythmen unterliegt. Nach heutigem Kenntnisstand gehen etwa 60% des Temperaturanstiegs der Atmosphäre auf menschengemachte, d.h. anthropogene, etwa 40% auf natürliche Effekte zurück, wobei der anthropogene Einfluss in den letzten 30 Jahren gewachsen ist und weiter wachsen wird. CO2 ist und bleibt das wirksamste Treibhausgas. Es trägt zu 50 bis 60% zum Treibhauseffekt bei. Daher konzentrieren sich alle Anstrengungen auf die CO2-Reduktion der globalen CO2-Emissionen um etwa 50%. Als Teil der Forderung des Bundesrates und der Arbeiten der EnqueteKommission des Deutschen Bundestages „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“, den Energieverbrauch und somit den Emissionsausstoß im Gebäudebereich um mindestens 30% zu senken, wurden erstmals Untersuchungen über den Anteil des Bauens (besonders des Anwendungsbereiches Raumwärme) an den CO2-Emissionen der Bundesrepublik angestellt [16; 23; 32; 34; 49]. Auf der Grundlage dieser Bauforschung, der Abschlußberichte der o.g. Enquete-Kommission [20 bis 22] und internationaler Forschungsergebnisse zum gleichen Thema [63] werden Ursachen, Folgen und Gegenmaßnahmen der weltweiten Klimaveränderungen sowie mögliche Gegenmaßnahmen auf 4 verschiedenen Ebenen dargestellt: − Ebene 1: − Ebene 2: − Ebene 3: − Ebene 4:

global (weltweit) Rolle der Bundesrepublik Deutschland Rolle des Anwendungsbereiches Niedertemperaturwärme in der Bundesrepublik Deutschland Rolle des Niedertemperaturwärmebedarfs eines einzelnen Gebäudes

Diese Vorgehensweise soll die Relevanz des Themas „Energie“ für Architekten und Ingenieure aufzeigen, indem Zusammenhänge zwischen dem globalen Problem der Klimaveränderung und dem lokalen Handeln von Architekten und Ingenieuren ( als Verantwortliche für den Anwendungsbereich Niedertemperaturwärme) verdeutlicht werden. Anlässlich des Klimagipfels in Kyoto wurden 1997 richtungsweisende Reduzierungen vereinbart und zwar für einen „Korb“ von insgesamt 6 Treibhausgasen: CO2, CH4, N2O, SF6, PFC und HFC. Die Vertragsstaaten in Europa haben sich auf - 8% verständigt, die Bundesregierung hält darüber hinaus am nationalpolitischen CO2-Minderungsziel von 25% bis 2005 – bezogen auf 1990 – fest, desgl. Dänemark und Österreich. Luxemburg strebt - 30%, Großbritannien, Belgien, Niederlande - 10% und Italien - 7% an. Finnland, Frankreich 0%. Die übrigen Staaten strebten einen Bonus an:

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Schweden + 5%, Irland + 15%, Spanien + 17%, Griechenland + 30% und Portugal + 40%. Zur Einsparung von Primärenergie und Minderung von CO2 sind nach Meinung der Kommission der Europäischen Gemeinschaften auf dem Sektor der Nutzwärme optimale gebäudetechnische Heizsysteme vorhanden und hierzu gehören die Brennwerttechnik und Heizungsregelungen. Eine umfassende energetische Beurteilung unseres Bauens tut not. Energieverbräuche der Rohstoffgewinnung, Herstellung und Entsorgung müssen selbstverständlicher Bestandteil unserer Betrachtung werden. Darüber hinaus dürfen wir die ureigenen Fragestellungen architektonischer Qualitäten nicht aus den Augen verlieren [326]. Ohne Frage greifen zunächst regionalplanerische und städtebauliche Rahmenbedingungen elementar in die künftigen Energieverbräuche ein. Das weitläufige Neubaugebiet in der Peripherie mit erheblichen Anteilen von freistehenden Einfamilienhäusern gehört immer noch nicht der Vergangenheit an. Hier kollidieren regionalpolitische Forderungen, die von der Bereitstellung am Markt gängiger Wohnmodelle ausgehen, mit übergeordneten Fragestellungen. Nicht mehr als Augenwischerei ist dabei, dass mittlerweile jede Kommune, die auf sich hält, dafür sorgt, dass dabei ein gewisser Teil der Gebäude nach angeblich ökologischen Gesichtspunkten errichtet wird und durch eine eigene sogen. „Wärmeschutzverordnung“ abgesegnet ist, Beispiel Heidelberg, Beispiel Hamburg.

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen 1.2.1

Global (weltweit)

Justus von Liebig’s aufsehenerregende Forschungen zu Anfang des 19. Jahrhunderts im Bereich der Agrikultur wecken schlagartig das Interesse an die Stickstoffzufuhr zum Erdboden durch Nitrat, Nitrit und Ammoniak aus Luft und Niederschlag. Die Gründerzeit mit ihrem starken wirtschaftlichen Aufschwung, der Gründung zahlreicher Industriebetriebe und der regen Bautätigkeit (mit einer eigenen Bauweise), ließ Industriestätte zuerst Englands und dann ganz Europas durch die expansive Verbreitung der Dampfkraft aus oft schlechtester Kohle mit Ruß- und Abgasschwaden überziehen. Bereits damals begannen deshalb erste Messreihen über Schadgaskonzentrationen, die nach dem ersten Weltkrieg in erste systematische Messungen einmündeten. Allerdings unterbrach der zweite Weltkrieg die Messungen größtenteils. Viele Daten fehlen aus dieser Zeit. Später forderten

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

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dann das Wirtschaftwachstum und das berechtigte öffentliche Interesse den Aufbau eines Netzes zur Luftreinheitsüberwachung. Vollautomatische Registriergeräte ersetzten mehr und mehr die manuelle Erfassung. Danach gelang es, wenn auch grob, in quantitativer Weise zwischen „sogenannten Reinluftgebieten und Ballungsgebieten“ zu unterscheiden [172]: − Reinluftgebiete sind ländliche Gebiete mit dünnerer Besiedelung und überwiegend landwirtschaftlicher Nutzung. − Ballungsgebiete sind belastete Zonen, d.h. städtisch verdichtete Gebiete mit großem Verkehrs- und Industrieaufkommen und dichter Wohnbebauung. Entgegen aller Zweifel in den Meinungen, verändert sich unser Klima langfristig. Über säkulare Zeiträume betrachtet, hat sich die Außenlufttemperatur an der Erdoberfläche in den verschiedenen geographischen Gebieten oftmals verändert. Erstmals in der Erdgeschichte sind jetzt aber menschliche Eingriffe in die Natur so gravierend geworden, dass der Energiehaushalt der Atmosphäre bedroht und das Leben auf der Erde gefährdet ist. Aufgrund ständiger Zunahme von Luftverunreinigungen, welche die strahlungsphysikalischen Eigenschaften und die Luftchemie der Stratosphäre und Ionosphäre verändert, ist mit einer Temperaturzunahme der Erdatmosphäre zu rechnen. Im Bild 1.02 erkennt man, dass die beobachteten (gemessenen) Außenlufttemperaturen seit dem vorigen Jahrhundert ansteigen, wobei ein Anstieg von bis zu 1,0 K nicht als Bagatelle abgetan werden darf. Aus der gestrichelten Ausgleichskurve wird ein stetiger, nahezu exponentieller Charakter deutlich, der Besorgnis erregen muss, weil eine exponentielle Tendenz, wenn sie nicht gebremst oder „umgedreht“ wird, das System „Erde“ langfristig instabil werden ließe. Dem langfristig ansteigenden Trend überlagern sich kurzfristig auch abfallende Kurvenäste. Diese treten immer dann auf, wenn eine nennenswerte vulkanische Tätigkeit auf unserer Erde stattgefunden hat. Als Folge starker Eruptionen, die bis in Höhen über 15 km Staubpartikel und Gase schleudern können, „verdunkelt“ sich nämlich die Erdatmosphäre wieder etwas, so dass die solare Einstrahlung auf die Erde und damit die Erwärmung kurzfristig abnehmen. In Zeiten vulkanischer Pausen hingegen nimmt die Erwärmung wieder zu. Der Treibhaus- und der Vulkan-Effekt überlagern sich somit gegensinnig, wobei langfristig die Erwärmung dominiert. Dennoch können, weil die Eruptiv-Tätigkeit der Vulkane nicht definitiv prognostiziert werden kann, zukünftig – zumindest auf einige Jahre beschränkt – auch wieder Temperaturabnahmen auftreten. Insgesamt aber steht die Tendenz zur Erwärmung außer Zweifel [315].

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Nachlese: Historische Texte geben oft verblüffende Antworten auf eine solche aktuelle Frage: Quod radit solis a terra resiliunt et in se recurrunt. Horum duplicatio proxima quaeque a terris califacit, que ideo plus habent teporis, quia solem bis sentiunt (Weil die Sonnenstrahlen von der Erde abprallen und in sich zurücklaufen. Ihre Verdoppelung erwärmt alles Erdnahe und diese ist deshalb wärmer, weil es die Sonne [2 mal] zu spüren bekommt). Seneca, Naturwissenschaftliche Untersuchungen. 4. Buch (b), Epistel 8. Seit der industriellen Revolution, dem eigentlichen Beginn der „Flammenepoche“, hat der Prozess der Zunahme der atmosphärischen CO2Konzentration eine ungeahnte Dynamik entfaltet. 1880 begnügten sich die Menschen noch mit der Freisetzung von 0,2 Milliarden Tonnen CO2, heute entstehen bei den Verbrennungsprozessen in Industrie, Haushalten und Verkehr bereits 5,5 Milliarden Tonnen CO2. Um die ersten achtzig Milliarden Tonnen CO2 in den Himmel zu pusten, waren hundert Jahre nötig. Die zweiten achtzig Milliarden schafften die Menschen in nicht mehr als dreißig Jahren. Und für die nächsten achtzig Milliarden wird die Zeitspanne noch kürzer werden. Allein bis zum Jahr 2010, so lautet die Prognose der Internationalen Energie Agentur werden die Emissionen um fast fünfzig Prozent wachsen. Die Realität schert sich nicht um gegenteilige Versprechungen der Politiker. Die Grenze des Flammenzeitalters liegt in der Luft und nicht am Boden. Um den Trend zu brechen, müssen die Emissionen nicht nur stabilisiert werden, sie müssen sinken. Alles andere wäre nach gegenwärtigem Stand des Wissens leichtfertig – es sei denn, eine Temperaturerhöhung brächte keinen Schaden, oder die heute lebenden Menschen würden ihren Nachkommen die Schäden bewusst zumuten. Das Klimasystem der Erde (Atmosphäre, Ozeane, Kryosphäre, Biosphäre, Geosphäre) steht im Strahlungsaustausch mit dem Weltall, Bild 1.03. Einerseits absorbiert die Erde etwa 70% der auftreffenden Solarstrahlung (30% werden reflektiert). Die absorbierte Strahlung erwärmt dann das Klimasystem der Erde. Andererseits strahlt die Erde unsichtbare Infrarotstrahlung an das kältere Weltall ab. Ein Teil der abgestrahlten Infrarotstrahlung wird durch klimarelevante Gase (Wasserdampf, CO2 usw.) in der Atmosphäre absorbiert.

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

17

Bild 1.03. Das Klimasystem der Erde [63].

Diese Absorption wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet, die klimarelevanten Gase als Treibhausgase. Sie werden sowohl auf natürlichem Weg als auch antropogen in die Atmosphäre emittiert. Ohne Treibhausgase würde weniger Infrarotstrahlung in der Atmosphäre absorbiert. Als Folge läge die mittlere Temperatur der Erde um ca. 33 K niedriger als heute [21]. Zusätzlich zu den natürlichen Emissionen von Klimagasen werden diese seit Beginn der industriellen Revolution im 19. Jahrhundert vermehrt durch den Menschen emittiert. Der menschliche Einfluss auf das Klima hat bisher noch zu keiner Entwicklung geführt, die es in der Vergangenheit ohne menschlichen Einfluss noch nicht gegeben hätte, was freilich nicht gegen Energieeinsparen spricht! Vor dieser Perspektive erscheint die Diskussion, ob wir heute schon die prognostizierten Klimaänderungen einwandfrei erkennen können, akademisch und transient. Aufgrund eines Vergleichs von Beobachtungen und Modellrechnungen ist zu erwarten, dass das anthropogene Signal in den nächsten Jahren deutlich aus dem Hintergrund der natürlichen Klimavariabilität herauswachsen wird. Abwarten: Zu spät. Die meisten Zeitgenossen bringen die beiden Umweltprobleme „Ozonloch“ mit dem „Treibhauseffekt“ völlig durcheinander. Die Ozonschicht ist eine Gashülle in etwa 20 km Höhe, die die schädliche (UV-) Sonnenstrahlung absorbiert, Bild 1.04. Diese ultravioletten Strahlen gelten als sehr aggressiv und z.B. beim Menschen Hautkrebs auslösend. Anfang der 80er Jahre wurde erstmals ein starker Ozonabbau über der Antarktis festgestellt.

18

1 Geo-Engineering

Als Verursacher gelten die Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW). Sie können – unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen – in der Atmosphäre Ozonmoleküle „fressen“. Besonders begünstigt wird dieser Ozonfraß z.B. durch extrem kalte Temperaturen, wie sie über dem Südpol herrschen. Dort beginnen die FCKW im antarktischen Winter (Juli, August) ihr Zerstörungswerk, dessen Auswirkungen zwischen September und November sichtbar werden, wenn die Ozonschicht um bis zu 50% ausdünnt (das Ozon„loch“). Im antarktischen Sommer dagegen gewinnen wieder die Ozonmoleküle die Oberhand, und die Ozonhülle wächst zu. Auch über Mitteleuropa wurde in den vergangenen Jahren ein ähnlicher, wenn auch weitaus schwächerer Ozonabbau festgestellt, im Schnitt zwischen 5 und 10%.

Bild 1.04. Erläuterungen zum sogen. Ozonloch.

Die Gefahr des „Treibhauseffektes“ liegt in einer zunehmenden Erwärmung der Erde, einer Verschiebung der Klimazonen und einem ansteigenden Meeresspiegel. Wie vorstehend erläutert, gelten als Verursacher simple Allerweltsgase wie Wasserdampf oder Kohlendioxid aber auch Methan. Werden sie im Übermaß produziert, bilden sie eine Art isolierende Wärmeschicht um den Globus, die zwar die Wärmestrahlung der Sonne passie-

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

19

ren lässt, jedoch – wie in einem Treibhaus – die Rückstrahlung der Erde reflektiert, wie in Bild 1.04 dargestellt. Durch die anthropogene Emission von CO2 und anderen Treibhausgasen (z.B. synthetisch hergestellten Stoffen wie FCKWs usw.) steigt deren Konzentration in der Atmosphäre, da sie nur sehr langsam abgebaut werden. Die Absorption von abgestrahlter Infrarotstrahlung ins Weltall wird verstärkt, es wird also weniger Infrarotstrahlung ins Weltall reflektiert. Dadurch wird das Gleichgewicht zwischen der Absorption der Solarstrahlung auf der einen und Abstrahlung von Infrarotstrahlung auf der anderen Seite gestört, die Erde erwärmt sich. Die anthropogene Emission von klimarelevanten Gasen führt also zu einer Verstärkung des natürlichen Treibhauseffekts und somit zur Erhöhung der mittleren Lufttemperatur der Erde. Änderungen der mittleren Lufttemperatur der Erde gab es auch ohne menschliches Einwirken (Wechsel Eiszeit / Zwischeneiszeit), das Bedrohliche an der derzeitigen Temperaturerhöhung ist die Geschwindigkeit, mit der sie sich vollzieht: Der Temperaturanstieg erfolgt nach Schätzungen von Klimatologen 10 bis 100 mal schneller als bei Übergang Eiszeit / Zwischeneiszeit [63]. Klimatologen rechnen bei bisher wachsenden Emissionen mit einer Erhöhung der mittleren Lufttemperatur der Erde um 2,0 K bis zum Jahr 2025 (Unsicherheitsfaktor 1,5 bis 4,5 K) 4,0 K bis zum Jahr 2100 (Unsicherheitsfaktor 3,0 bis 9,0 K) im Vergleich zum Wert von 1890 [21]. Die Trendvorhersage dieser Werte wird durch Satellitenmessungen bestätigt und korrespondiert mit der natürlichen Variabilität des Klimas. Ob die menschlichen Emissionen von CO2 und Methan die ihnen zugeschriebene erwärmende Wirkung haben, kann aber auch mit Recht bezweifelt werden. Niemand kann die Entwicklung des Klimas in Form gesicherter Erkenntnis prognostizieren. Niemand kann mit Sicherheit seine Entwicklung zum Schlechten oder Guten vorhersagen oder ausschließen. Beispielsweise wird von einer Globaltemperatur gesprochen, die mit dem CO2-Gehalt der Atmosphäre, basierend auf Eisbohrkernanalysen eingeschlossener Luftblasen aus den vergangenen 200 000 Jahren, korreliert. Die sogen. „Klimaparameter“ korrelieren aber erst dann, wenn man sie in Diagrammen lange genug „bearbeitet“ und eine Datierungsunsicherheit von ca. 2 000 Jahren ignoriert. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse wurden dann als Basis für Prognosen für die nächsten 30 bis 50 Jahre genutzt. So kommt es dann aus grundsätzlicher Vorsorge zur Aufforderung an die Regierungen dieser Welt, die Emissionen von CO2 drastisch zu verringern. Betrachtet man den Anteil der verschiedenen anthropogenen emittierten Treibhausgase am zusätzlichen Treibhauseffekt, so ergibt sich Bild 1.05.

20

1 Geo-Engineering

CO2 ist mit Abstand das bedeutendste beteiligte Gas am zusätzlichen Treibhauseffekt. Die weiteren Betrachtungen im Rahmen dieses Buches konzentrieren sich deshalb auf CO2. Bild 1.06 zeigt die Ursachen des zusätzlichen Treibhauseffektes nach Verursacherbereichen differenziert; wichtigster Verursacherbereich ist der Energiebereich. Dieser Energiebereich wird in Bild 1.07 genauer erläutert. Der weltweite Primärenergieverbrauch wächst stärker als die Weltbevölkerung. Seit 1965 ist der weltweite pro Kopf-Verbrauch erheblich angestiegen.

Bild 1.05. Anteile der Treibhausgase am zusätzlichen Treibhauseffekt [21]. Werte für 1980 bis 1990 weltweit.

Bild 1.06. Ursachen des zusätzlichen Treibhauseffektes [21].

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

21

Bild 1.07. Weltenergieverbrauch. Primärenergie in Mrd. to SKE [53].

Bild 1.08 veranschaulicht, dass die westlichen und östlichen Industrieländer die Hauptverantwortung für den hohen Primärenergieverbrauch tragen. Politiker der Industrieländer argumentieren, dass nicht der Primärenergieverbrauch pro Kopf, sondern der auf das Bruttosozialprodukt (BSP) bezogene Verbrauch betrachtet werden sollte. Betrachtet man diesen Quotienten, so fällt auf, dass die ehemaligen Staatshandelsländer und Schwellenländer wie China mit sehr niedriger Energieeffizienz wirtschaften, Bild 1.09.

Bild 1.08. Primärenergieverbrauch pro Kopf in kg SKE [30].

22

1 Geo-Engineering

Bild 1.09. Primärenergieverbrauch pro $ BSP in t SKE / $ BSP [30].

Die Bilder 1.10 und 1.11 zeigen, dass die Hauptverantwortlichen für den hohen Primärenergieverbrauch auch für den größten Teil der Kohlendioxidemissionen verantwortlich sind. Bild 1.12 gibt an, dass Schwellenländer wie China und Indien sowie die ehemaligen Staatshandelsländer pro $ BSP die höchsten Emissionen verursachen. Erstaunlich ist, dass offensichtlich neben energieeffizient arbeitenden Volkswirtschaften wie der Schweiz und Japan auch Entwicklungsländer wie Äthiopien sehr geringe Emissionen zur Erwirtschaftung ihres BSP freisetzen.

Bild 1.10. Energiebedingte CO2-Emissionen 1986 absolut in Mio. to Co2-Anteil an weltweiten Emissionen [21].

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

23

Bild 1.11. Energiebedingte CO2-Emissionen 1986 pro Kopf in t CO2 pro Kopf [21].

Die Aussagekraft des Quotienten Emission / BSP wird durch diese Statistik in Frage gestellt! Definiert man die Intelligenz eines Wirtschaftssystems durch die Fähigkeit, sein BSP mit geringem Energieeinsatz und damit mit geringen Emissionen zu erzielen, so wären die Wirtschaftssysteme der ärmsten Entwicklungsländer denen der reichsten Industrieländer zumindest ebenbürtig.

Bild 1.12. Energiebedingte CO2-Emissionen 1986. CO2-Emissionen in kg CO2 / $ BSP [30].

1 Geo-Engineering

24

1.2.2

Die Rolle der Bundesrepublik Deutschland

Anhand der Bilder wird zunächst der Energiehaushalt der Bundesrepublik Deutschland analysiert. Bild 1.13 erläutert hierzu energiewirtschaftliche Begriffe. Das Energieflussdiagramm nach Bild 1.14 zeigt, dass auch in einem der technologisch fortschrittlichsten Länder die eingesetzte Primärenergie nur zu 32,5% genutzt wird.

Bild 1.13. Energiewirtschaftliche Begriffe [21].

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

25

Bild 1.14. Energiefluss in der Bundesrepublik Deutschland in PJ [77].

Der Energieverbrauch in Nichtwohngebäuden wird in der deutschen Energiestatistik im Sektor „Gewerbe, Handel und Dienstleistungen“ erfasst. Dieser Sektor machte 1995 einen Anteil von 17% des gesamten Endenergieverbrauchs aus. Ein Großteil dieser Energie wird für die Nutzung und den Betrieb von Gebäuden benötigt. Büro- und Verwaltungsgebäude benötigen bei meist geringem Wärmebedarf mehr elektrische Energie als Wohngebäude. Hauptursachen sind die höhere Dichte an Personen und technischen Geräten sowie strengere Anforderungen an Lichtverhältnisse und Raumklima. In Gewerbebetrieben kommt der Energieverbrauch der Produktionsanlagen hinzu. Große Baukörper mit hoher Kompaktheit, ein hoher elektrischer Energieverbrauch und die im Vergleich zu Wohngebäuden kürzere Hauptnutzungszeit verringern die Bedeutung des Heizwärmebedarfs. Energie für die Wassererwärmung spielt meist nur eine untergeordnete Rolle. Anders als bei Wohngebäuden ist der überwiegende Teil des Stromverbrauchs durch die technische Gebäudeausrüstung und nicht durch die Geräteausstattung bestimmt. Dies ändert sich erst bei sehr „schlanken“ Gebäudekonzepten. Die unmittelbar mit dem Bezug von Energie verbundenen Kosten sind in der Mehrzahl der Fälle nur ein Bruchteil der gesamten anfallenden Kosten in einem Gebäude. In Bürogebäuden dominieren die Gehälter der Mitarbeiter, während die unmittelbaren Energiekosten nur etwa 1% ausmachen. Andererseits sind die Energiekosten oft der größte

1 Geo-Engineering

26

Einzelposten in den Nebenkosten, der sogenannten „zweiten Miete“. Diese summiert sich im Falle eines voll klimatisierten Gebäudes in 50 Jahren Betrieb auf etwa die Hälfte der Investitionskosten. Der moderne Industriestaat bzw. dessen Wirtschaft war und ist in hohem Maße auf kostengünstige Energie angewiesen, denn praktisch alle Aktivitäten und Investitionen in der Volkswirtschaft sind mit dem Einsatz von Energie verbunden. Ein ungenügendes Energieangebot führt daher zwangsläufig zu einer Verminderung des gesamtwirtschaftlichen Wachstums. Und die Prognosen für die Entwicklung des Primärenergiebedarfs deuten auf eine Steigerung hin. Auf der Basis der erwarteten durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate der Gesamtwirtschaft von rund 4% im Zeitraum 1975 bis 1985 ergab sich nach Prognosen der wirtschaftswissenschaftlichen Institute und der Wirtschaft folgendes Bild nach Tabelle 1.01 für den Primärenergiebedarf der Bundesrepublik. Tabelle 1.01. Voraussichtliche Entwicklung des Energieverbrauchs 1975. Energieträger

1975 Mio. t SKE (%)

1985 Mio. t SKE (%)

Mittl. jährl. Zuwachs 1975 - 1985

Steinkohle

66,5 (19,1)

72,4 (14,6)

+ 0,9

Braunkohle

34,4 (9,9)

35,3 (7,1)

+ 0,3

Mineralöl

181 (52,1)

225,9 (45,5)

+ 2,2

Erdgas

48,7 (14)

87,4 (17,6)

+ 6,1

Kernenergie

7,1 (2,0)

62,4 (12,6)

+ 24,3

Wasserkraft

5,2 (1,5)

6,4 (1,3)

+ 2,1

Stromnettoimport

2,6 (0,7)

3,8 (0,8)

+ 3,9

Sonstige Energieträger

2,2 (0,6)

2,4 (0,5)

+ 0,9

Primärenergieverbrauch

347,7 (100)

496,1 (100)

+ 3,6

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

27

Die folgenden Abbildungen geben Aufschluss über die Entwicklung des Primärenergieverbrauchs der früheren Bundesrepublik Deutschland und die Anteile der verschiedenen Energieträger am Primärenergieverbrauch. Nach einer Verdoppelung des Primärenergieverbrauchs (Bild 1.15) zwischen 1960 und 1979 fiel der Verbrauch bis Mitte der 80er Jahre leicht, in den letzten Jahren ist er kaum verändert. Der Anteil der Energieträger Kohle und Öl geht seit 20 Jahren stetig zurück, Bild 1.16, Gase und Uran nehmen an Bedeutung zu.

Bild 1.15. Primärenergieverbrauch in der früheren Bundesrepublik Deutschland in Mio. t SKE [30].

Bild 1.16. Anteile der Energieträger am Primärenergieverbrauch der früheren Bundesrepublik Deutschland, Entwicklung von 1970 bis 1990 [11].

28

1 Geo-Engineering

Das folgende Bild 1.17 zeigt vor der Betrachtung des Endenergiebedarfs der früheren Bundesrepublik Deutschland noch einmal die Zusammenhänge zwischen Primär-, End- und Nutzenergiebedarf in einem gegenüber Bild 1.14 vereinfachten Energieflussdiagramm. Vgl. auch die Bilder 1.18 bis 1.20, „was nicht verbrannt wird, ist der beste Umweltschutz!“

Bild 1.17. Energieflussdiagramm der früheren Bundesrepublik Deutschland 1988 [21].

Bild 1.18. Endenergiebedarf der früheren Bundesrepublik Deutschland 1987 nach Sektoren, in PJ/a [48].

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

Bild 1.19. Endenergiebedarf der früheren Bundesrepublik Deutschland 1989 nach Energieträgern in PJ/a [11].

Bild 1.20. CO2-Emissionen der früheren Bundesrepublik Deutschland nach Sektoren, in Mio. t CO2 [48].

29

30

1.2.3

1 Geo-Engineering

Die Rolle des Anwendungsbereichs Niedertemperaturwärme in der Bundesrepublik Deutschland

Die Differenzierung des Endenergiebedarfs und der CO2-Emissionen nach Sektoren ist für die weiteren Betrachtungen weniger gut geeignet. Deshalb wird in den folgenden Bildern nach Anwendungsbereichen unterschieden. Die Anwendungsbereiche Raumwärme und Warmwasser sind hervorgehoben, da sie durch die Planungen von Architekten und Ingenieuren beeinflussbar sind. Wie die Bilder 1.21 und 1.22 zeigen, ist der Anwendungsbereich Niedertemperaturwärme (Raumwärme und Warmwasser) sowohl in Bezug auf den Endenergiebedarf als auch in Bezug auf die CO2-Emissionen der wichtigste Bereich. Die Planungen der Architekten und Ingenieure beeinflussen für die Heizung und Klimatisierung von Gebäuden 37,2% des Endenergiebedarfs und 33,1% der CO2-Emissionen in der Bundesrepublik Deutschland.

Bild 1.21. Endenergiebedarf in der früheren Bundesrepublik 1988 nach Anwendungsbereichen in Prozent [53].

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

31

Bild 1.22. CO2-Emissionen der früheren Bundesrepublik Deutschland nach Anwendungsbereichen in Mio. t CO2 [32; 48].

1.2.4

Die Rolle des Anwendungsbereichs Niedertemperaturwärme eines einzelnen Gebäudes

Der Energiefluss in einem Gebäude lässt sich wie folgt in Bild 1.23 darstellen. Mit Q sind Wärmemengen benannt, mit E die Endenergie.

Bild 1.23. Energiefluss in einem Gebäude [44].

32

1 Geo-Engineering

Die folgenden Untersuchungen beziehen sich auf Wohngebäude (Sektor Haushalte, Anwendungsbereich Niedertemperaturwärme), da diese 2/3 des Endenergiebedarfs für Warmwasser und Raumheizung verursachen und am besten auf ihre Energiebilanzen untersucht sind. Zunächst wird für ein Gebäude im Bestand der Bundesrepublik Deutschland der Endenergiebedarf nach Anwendungsgebieten untersucht, Bild 1.24. Auch bezüglich der CO2-Emissionen ergibt sich ein ähnliches Bild 1.25. Es zeigt sich, dass sowohl bezüglich des Endenergiebedarfs als auch bezüglich der Emissionen die Anwendung Raumwärme bei weitem die größte Bedeutung hat.

Bild 1.24. Endenergiebedarf eines Gebäudes im Gebäudebestand der Bundesrepublik Deutschland nach Anwendungsbereichen, Werte in Prozent [4].

1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen

33

Bild 1.25. CO2-Emission eines Wohngebäudes in kg CO2/m²·a [32].

Tabelle 1.02 zeigt deshalb nur Werte für die Anwendung Raumwärme. Tabelle 1.02. Nutz- und Endenergiebedarf (Heizung) und CO2-Emission in kWh/m²·a bzw. kg CO2/m²·a für den Gebäudebestand der Bundesrepublik Deutschland [49]. Nutzenergiebedarf Endenergiebedarf Zentralheizung

160

225

Einzelheizöfen

110

146

Durchschnitt

146

206

CO2-Emission

58,6

In den vom Bundesinnenministerium herausgegebenen Statistiken werden die Heizungsanlagen in Wohngebäuden (Haushalte) gemeinsam mit den Feuerungsanlagen in öffentlichen Gebäuden, Gewerbebetrieben und in der Landwirtschaft unter der Gruppenbezeichnung „Haushalte und Kleinverbraucher“ veranlagt. Hierbei werden neben der Wohngebäudeheizung folgende Gruppen erfasst: Anstalten, öffentliche Einrichtungen, Wasserwerke, Gewerbebetriebe, Wäschereien und chemische Reinigungen, Bau-

34

1 Geo-Engineering

hauptgewerbe- und Handwerksbetriebe, Geschäftsgebäude, Handelsunternehmen, Landwirtschaft [209]. Der hohe Anteil für die Raumerwärmung verdeutlicht zum einen, dass dieser Bereich für die Energiepolitik und die Energiewirtschaft von besonderem Interesse ist, zum anderen das gewaltige Einsparpotential, das dieser Bereich birgt. Denn spart man z.B. von dem Energiepotential, das für die Raumheizung benötigt wird auch nur 10% ein, dann ist der Einspareffekt weitaus größer, als bei eingesparten 10% von den übrigen häuslichen Energieverbrauchern, die z.B. für Geräte eingesetzt werden.

1.3 Folgen der weltweiten Klimaveränderung Nachdem unter Kapitel 1.2 die Ursachen für den weltweiten Lufttemperaturanstieg der Erde erläutert wurden, sollen hier die Folgen dieser Entwicklung zusammengefasst werden: Aufrütteln sollte uns − Ausdehnung des Wassers der Weltmeere, Anstieg des Meeresspiegel, der Atlantik vor der europäischen Küste hat sich um 0,5 K aufgeheizt, so dass die Winterperiode in Mitteleuropa um 3 bis 4 Wochen später eintritt. − Abschmelzen der Eiskappen in den Polargebieten und bei Gletschern um 10%. − In den letzten hundert Jahren stieg der Meeresspiegel um 10 - 25 cm. Im gleichen Zeitraum gingen die Gletscher der Alpen um 50% zurück [213]. − Mit einiger Sicherheit werden die Ozeane wärmer, der Meeresspiegel steigt an. Die Schätzungen liegen z.Z. im Bereich von weiteren 0,1 bis 0,8 m in den nächsten hundert Jahren. Dieser Anstieg hätte in dichtbesiedelten Küstenregionen aller Kontinente verheerende Folgen. − Veränderte Niederschlagsverteilung, der Niederschlag hat in Nordeuropa um 10 bis 40% zugenommen und in Südeuropa um 20% abgenommen. Überschwemmung fruchtbarer Landschaften (Niederlande, Bangladesch, Nildelta). Während die reichen Industrieländer als Hauptverursacher der Klimaveränderung sich möglicherweise mit unabsehbar hohen Ausgaben für Deiche gegen die drohenden Überschwemmungen wehren können, sind viele Länder der 3. Welt dazu nicht in der Lage. − Verminderung der Grundwasserneubildung, wie z.B. bei einer Änderung der Landnutzung, sind Verschiebungen der Qualität der Grundund Fließgewässer zu befürchten.

1.3 Folgen der weltweiten Klimaveränderung

35

− Klimabedingtes Waldsterben in mittleren und höheren Breiten; die ohnehin in großen Gebieten vorgeschädigten Wälder können sich an die schnell steigenden Temperaturen nicht anpassen, besonders dramatisch wird die Lage in Gebirgsregionen, wo Wald Schutzfunktionen gegen Lawinen erfüllt. − Beeinträchtigung der Wasserressourcen vieler Gebiete durch Verschiebung von Klimazonen; schon heute sind viele Gebiete, etwa die Länder der Sahel-Zone von oft jahrelangen Dürren betroffen. Verschärft sich die Wasserarmut, so werden diese Gebiete unbewohnbar. In einigen Regionen ist die Wasserversorgung eines der wichtigsten Themen. So zeichnen sich im Nahen Osten erste Konflikte um das kostbare Gut Wasser ab. Bei zunehmender Dürre werden diese Konflikte eskalieren. − Verschlechterung der Ernährungssituation großer Teile der Menschheit durch Klimaanomalien (Dürren, Überschwemmungen, Stürme). Auch diese Folge der Klimaänderungen birgt Konfliktpotential in sich. Die Verteilungskämpfe zwischen einzelnen Völkern werden an Schärfe zunehmen. Zumindest sind verstärkte Migrationsbewegungen in Richtung der reicheren und klimatisch bevorzugten Länder zu erwarten. Selbst Länder, die von den Klimaveränderungen nicht direkt oder nicht stark betroffen sind, werden durch diese weltweiten Flüchtlingsströme ihre Folgen zu spüren bekommen. Die Wasserwirtschaft benötigt dringend zuverlässige Prognosen für die Änderung des Abflussregimes, um sich langfristig darauf einzustellen, mit entsprechenden Planungen beginnen zu können. Im einzelnen benötigt die Wasserwirtschaft folgende Angaben [197]: − Zu erwartende Veränderungen der mittleren monatlichen Abflüsse an Flussläufen sowie Wasserstände der Küsten, Ästuare und Binnenseen. − Zu erwartende Veränderungen der Extremwerte der Wasserführung (Hochwasserscheitel) und bei Niederschlägen. − Zu erwartende Änderung der Dauer der Unter- und Überschreitung bestimmter Schwellenwerte (z.B. 10% bzw. 90%). − Zu erwartende Änderung der Häufigkeit extremer Ereignisse. − Zu erwartende Änderungen der Grundwasserneubildung und Grundwasserstände. Die Folgen der Klimaveränderung können noch nicht regional differenziert dargelegt werden. Die Tatsache, dass die Folgen für einzelne Länder nur sehr bedingt angegeben werden können, erschwert die internationale Kooperation bei der Entwicklung von Gegenmaßnahmen. Während nämlich

1 Geo-Engineering

36

global die Nachteile der Klimaveränderungen bei Weitem überwiegen, spekulieren einige Länder mit der Möglichkeit, von den zu erwartenden Temperatursteigerungen zu profitieren. Wissenschaftler halten nichts davon, alle Naturkatastrophen oder jedes außergewöhnliche Klimaereignis gleich als Zeichen einer baldigen Klimakatastrophe zu werten. Aber die Indizien häufen sich: Die Rekordhitze 1994, 2003 und die Jahrhundert-Hochwässer an Donau, Rhein und Mosel, Elbe und Oder geben uns einen Vorgeschmack auf das, was uns vielleicht bevorsteht.

1.4 Gegenmaßnahmen: Energie und Architektur 1.4.1

Global (weltweit)

Um eine weitere Erwärmung zu verhindern, darf die Konzentration der anthropogenen Treibhausgase in der Atmosphäre nicht mehr ansteigen. Dieses Ziel zu erreichen wird durch den langsamen Abbau der Treibhausgase in der Atmosphäre und die daraus resultierende Anreicherung erschwert. Um einen Konzentrationsanstieg zu vermeiden, müssen die anthropogenen Emissionen aller Treibhausgase möglichst schnell reduziert werden. Die bisher vereinbarten Reduktionszeitpläne sind jedoch bei Weitem nicht ausreichend. Eine Schlüsselrolle bei dem Versuch der Emissionsreduktion fällt dem Treibhausgas CO2 als Hauptverursacher des zusätzlichen Treibhauseffektes zu. Die Wissenschaftler des IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change) der UN haben berechnet, welche Emissionsminderungen nötig wären, um die Konzentration der Treibhausgase auf dem derzeitigen Niveau zu stabilisieren. Für CO2 geben sie eine notwendige Reduktion um mehr als 60% an [63]. Das Ziel einer so drastischen Emissionsreduktion wird angesichts der prognostizierten Bevölkerungszunahmen um 1,6% [21] und einer Steigerung des weltweiten Primärenergieverbrauchs von ca. 2,2% im Durchschnitt sehr schwer zu erreichen sein. Außerdem wird eine deutliche Reduzierung der Kohlendioxidemissionen nur durch internationale, völkerrechtlich verbindliche Abkommen zu erreichen sein. Es müssten länderspezifische Reduktionsziele vorgegeben werden, die die derzeitigen Emissionen, die Wirtschaftskraft, die technischen und finanziellen Mittel und weitere Kriterien berücksichtigen.

1.4 Gegenmaßnahmen: Energie und Architektur

37

Tabelle 1.03. Weltweite Reduktionsziele der Enquete-Kommission, energiebedingte CO2-Emissionen [21]. Ländergruppe

Reduktion bis 2005 bezogen auf 1987

Reduktion bis 2050 bezogen auf 1987

Industrieländer

- 20%

- 80%

starke Industrieländer

- 30%

- 80%

EG

- 20 bis - 25%

- 80%

Entwicklungsländer

+ 50%

+ 70%

Weltweit

- 5%

- 50%

Die Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“ schlägt folgenden Fahrplan für weltweite Reduktion der CO2-Emissionen vor, Tabelle 1.03. Eine Reduktion nach diesem Fahrplan würde sich auf die weltweiten Emissionen nach Bild 1.26 auswirken.

Bild 1.26. Energiebedingte CO2-Emissionen weltweit nach dem Reduktionsplan „Enquete“ [21].

Nachdem auf der internationalen Konferenz der UN über Umwelt und Entwicklung im Juni 1992 in Rio nicht einmal ein Vertrag über die Stabilisierung der Emissionen verabschiedet wurde und sogar die EG nur eine

1 Geo-Engineering

38

Stabilisierung der Emissionen im Jahr 2000 auf der Basis von 1990 anstrebte [78], scheinen die Chancen für eine weltweite Reduktion schlecht zu stehen. Einige wenige Staaten haben Reduktionsbeschlüsse gefasst, am Weitesten geht hier Dänemark, das bis zum Jahr 2030 um 50% reduzieren will [78]. Sollen die Ziele des IPCC und der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages erreicht werden, so müssen innerhalb der nächsten Jahre zumindest die wichtigsten Industrieländer ihre Emissionen drastisch reduzieren. Außerdem werden diese Länder die Staaten der Dritten Welt und die ehemaligen Staatshandelsländer technisch und finanziell bei der Umstellung ihrer Wirtschaft auf energieeffiziente Produktionsweisen unterstützen müssen. Angesichts der weltweiten drohenden Rezession steht jedoch zu befürchten, dass viele Regierungen das Ziel der weltweiten Emissionsreduktion aus den Augen verlieren werden. Schon heute zeigt sich, dass z.B. in der Bundesrepublik Deutschland über angeblich zu hohe Energiepreise geklagt wird statt über die Steigerung der Energieeffizienz von Produktionsverfahren, Heizsystemen usw. nachzudenken. 1.4.2

Rolle der Bundesrepublik Deutschland

Wegen des unverhältnismäßig hohen Anteils am weltweiten Primärenergieverbrauch und der weltweiten CO2-Emission pro Kopf (Bild 1.11), wegen der Vorbildfunktion, die die hoch industrialisierte Bundesrepublik Deutschland für die Länder der Dritten Welt hat und nicht zuletzt, um dem eigenen Anspruch gerecht zu werden, im Umweltschutz weltweit führend zu sein, muss die Bundesrepublik Deutschland ihre Emissionen besonders stark reduzieren. Die ersten Schritte in diese Richtung waren die Beschlüsse der Bundesregierung vom 7.11.1990, eine Verbesserung der Wärmeschutzverordnung und vom 11.12.1991, die CO2-Emissionen bis zum Jahr 2005 um 25 bis 30% gegenüber dem Wert von 1987 zu reduzieren [78]. Angesichts der hohen derzeitigen Werte wird die Bundesrepublik auch nach Erreichen des Reduktionszieles noch sehr hohe Emissionen pro Kopf haben. Der internationale Vergleich nach Bild 1.27 soll zeigen, dass das Ziel der Reduktion um 25% zu erreichen ist. Konkrete Maßnahmen, den Primärenergieverbrauch zu senken und die CO2-Emissionen zu reduzieren und so den Kabinettsbeschluss umzusetzen, sind mit der novellierten Wärmeschutzverordnung vom 1. Januar 1995 und Heizungsanlagenverordnung vom 1. Juni 1994 sowie Kleinfeuerungsanlagenverordnung ergriffen worden. Die Heizkostenverordnung, seit dem 1. März 1989 in Kraft,

1.5 Grundlegende Konsequenzen. Anlass und Ziele

39

regelt die verbrauchsabhängige Abrechnung der Heizkosten. Vor dem 1. Januar 1991 fertiggestellte Gebäude in den neuen Bundesländern mussten bis Ende 1995 mit Heizkostenverteilern nachgerüstet werden. Angesichts der hohen technischen Potentiale zur Emissionsminderung im Anwendungsbereich Raumwärme von 70 bis 80% im Neubaubereich und 70 bis 90% in Altbauten [21] ist die Reduktion um 1/3 zu gering, um für den gesamten Energiebereich der Bundesrepublik Deutschland das Emissionsreduktionsziel von 25 bis 30% bis in das Jahr 2005 zu erreichen, zumal für den Altbaubereich noch niedrigere Anforderungen gestellt werden.

Bild 1.27. CO2-Emissionen pro Kopf in Industrieländern in t CO2 pro Kopf und Jahr [30].

1.5 Grundlegende Konsequenzen der novellierten Wärmeschutzverordnungen. Anlass und Ziele Die Bundesregierung ist bereits in der Begründung zur Novelle der Wärmeschutzverordnung vom 16. August 1994 davon ausgegangen, dass für Neubauten Ende des Jahrzehnts eine weitere Anpassung des Anforderungsniveaus möglich sein könnte, die zu zusätzlichen Senkungen des Energiebedarfs in Höhe von rd. 25 bis 30% führen könnte. Der Bundesrat hat anlässlich seiner Zustimmung zur Wärmeschutzverordnung im Oktober 1993 in einer Entschließung eine entsprechende Verschärfung für Neubauten und eine Ausweitung der ordnungsrechtlichen Vorschriften im Gebäu-

40

1 Geo-Engineering

debestand gefordert. Mit der vorliegenden Energieeinspar-Verordnung werden diese Erwartungen aufgegriffen. Wegen des bedeutsamen Einsparpotentials im Gebäudebereich bildet die neue Energieeinsparverordnung auch ein wesentliches Element des Klimaschutzprogramms der Bundesregierung. Gut ein Drittel der CO2Emissionen wird dem Energieverbrauch im Gebäudebereich zugerechnet. Die jetzt vorgesehene Verschärfung der Anforderungen ist deshalb auch Bestandteil der Initiative der Bundesregierung zur Senkung der CO2Emissionen, durch die bis zum Jahre 2005 eine Verminderung der Emissionen gegenüber dem Stand von 1990 um 25% erreicht werden soll. Mit dieser Verordnung soll vor allem der Energiebedarf für die Beheizung von Gebäuden und die Warmwasserversorgung nachhaltig begrenzt werden. Zu diesem Zweck wurden die Wärmeschutzverordnung und die Heizungsanlagen-Verordnung in einer Verordnung zusammengefasst Tabelle 1.04 und 1.05 und ihre Anforderungen mit den folgenden Schwerpunkten weiterentwickelt. Tabelle 1.04. Zusammenwirken: EnEV, DIN V 4701-10, DIN V 4108-6. Historie.

1.5 Grundlegende Konsequenzen. Anlass und Ziele

41

Tabelle 1.05. Chronologischer Ablauf eines Entwurfswettbewerbs und der Bauwerksrealisierung nach bisher üblicher Art und aus Energiespargründen wünschenswerter Ablauf in Zukunft (schematisiert) mit Hinweisen [186].

Neubau − Senkung des Energiebedarfs neu zu errichtender Gebäude auf einen Niedrigenergiehausstandard, also um durchschnittlich 30% gegenüber dem Niveau des geltenden Rechts, − Übergang zu einer ganzheitlichen Betrachtung von Neubauten unter Einbeziehung der Anlagentechnik, auch um das Einsparziel flexibel und kostengünstig zu erreichen, − Weiterentwicklung des vereinfachten Nachweisverfahrens für bestimmte Wohngebäude, − Erleichterung des Einsatzes erneuerbarer Energien zur Heizung, Lüftung und Warmwasserversorgung insbesondere bei Neubauten, − Erhöhung der Transparenz für Bauherren und Nutzer durch aussagefähige Energieausweise. Gebäudebestand − Verschärfung der energetischen Anforderungen bei wesentlichen Änderungen an Bauteilen, die erneuert, ersetzt oder erstmalig eingebaut werden,

42

1 Geo-Engineering

− Verpflichtung zur Außerbetriebnahme besonders alter Heizkessel, die deutlich unter den heutigen Effizienzstandards liegen, bis zum Ende des Jahres 2005 bzw. 2008, − Dämmung von obersten Geschossdecken und von ungedämmten Rohrleitungen für die Wärmeverteilung und Warmwasser bis Ende 2005, − Rahmen für freiwillige Angaben von Energieverbrauchskennwerten. Übergreifende Schwerpunkte − Rechtsvereinfachung durch Zusammenfassung von Wärmeschutz- und Heizungsanlagen-Verordnung zu einer einheitlichen Verordnung, − Entlastung des Verordnungstextes durch Verweise auf Regeln der Technik, − Umsetzung europarechtlicher Vorgaben, − Anpassung der energiesparrechtlichen Vorschriften an die Weiterentwicklung der technischen Regeln, insbesondere die neuen europäischen Normen.

1.6 Energie der Zukunft Das Ölzeitalter wird nicht durch Ölmangel beendet, sondern durch zu viel CO2 in der Luft. Nicht die Erde, sondern der Himmel wird die Ölförderung begrenzen. Neue Energieträger werden den gewaltig wachsenden Energiehunger der Welt befriedigen müssen. Für alle Lebensbereiche werden diese neuen Energieträger unabweislich sein. Allzu gern verweist die deutsche Energiepolitik angesichts dieser Tatsache auf das Gas. Die europäischen Gasreserven und -resourcen reichen noch bis in die zweite Hälfte dieses Jahrhunderts. Nach 2025 gibt es nur noch Vorkommen in den GUSStaaten. Dies bringt eine dramatische Abhängigkeit von Energieimporten aus einer Region. Nach dem Zeitalter der Kohle, das seinen Höhepunkt in den zwanziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts hatte, und dem Öl- und Gaszeitalter, in dem wir uns noch befinden, werden wir in die Ära der erneuerbaren Energien eintreten. Schaffen wir es dann, die erneuerbaren Energien wettbewerbsfähig zu machen? Immerhin, die Kosten der Windenergie haben sich in den vergangenen zehn Jahren halbiert. In der Zukunft sind Kostensenkungen um 5% / Jahr denkbar (DIE ZEIT 2002, Nr. 22, S. 28). Die Windenergie hat heute hierzulande einen Anteil an der Stromversorgung von 3%, 2010 werden mit 10% nach Ausbau der Windparks gerechnet. Die energetische Ausbeutung von Biomasse wird zwar weltweit einen großen Anteil der erneuerbaren

1.6 Energie der Zukunft

43

Energien ausmachen, in Deutschland aber ist das Potential begrenzt. Selbst wenn nur die Hälfte der tierischen Exkremente gemeinsam mit fetthaltiger Biomasse zu Biogas umgesetzt wird, könnten weit mehr als 5% des Stroms auf diese Weise erzeugt werden. Der breite Durchbruch der wirtschaftlichen Nutzbarkeit der Solarenergie (Fotovoltaik) wird erst nach 2020 stattfinden können, wenn das Trägermaterial einen besseren Wirkungsgrad aufweist. Der besondere strategische Vorteil geothermischer Technologie liegt in der ganzjährigen Verfügbarkeit der Quelle, wenn es gelingt eine Steigerung der Produktivität der Lagerstätten bei größerer Wirtschaftlichkeit. Erneuerbare Energien müssen her: Strom aus Wind, Wasserstoff, Biomasse und Fusionstechnologie. Darum sollte die Politik die neuen Energien fördern, statt sie zu behindern. Die Erfahrung des vergangenen Jahrhunderts lehrt uns, dass es über 30 Jahre dauert, bis eine neue Energietechnologie in einer hochindustrialisierten Gesellschaft die alten herkömmlichen Energieträger ablösen kann. Umso mehr heißt es, heute damit anzufangen.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

2.1 Wärmeschutzforderungen vor der ersten Wärmeschutzverordnung 2.1.1

DIN 4108 – Wärmeschutz im Hochbau

In den Landesbauordnungen werden hinsichtlich des baulichen Wärmeschutzes nur allgemein gehaltene Angaben gemacht, wie z.B.: − Gebäude sind so zu errichten und in Stand zu halten, dass ein ihrer Benutzung und den klimatischen Verhältnissen entsprechender Wärmeschutz vorhanden ist. − Außenwände von Gebäuden mit Aufenthaltsräumen müssen wärmedämmend sein. − Fußböden in Aufenthaltsräumen sollen einen Schutz gegen Wärmeableitung bieten. − Dächer, die Aufenthaltsräume abschließen, müssen wärmedämmend sein. Sie müssen eine übermäßige Erwärmung dieser Räume gegen Sonneneinstrahlung und die Bildung von Tauwasser verhindern. Die ersten „bautechnischen Bestimmungen für die Zulassung neuer Bauweisen“ erschien 1934 als DIN 4110. In der Norm sind Anforderungen für neue Bauweisen aufgeführt, die sich mit Form und Abmessungen der Mauersteine, Festigkeit, Tragfähigkeit, Widerstand gegen zerstörende Einflüsse, Widerstand gegen Feuer und mit Wärme- und Schallschutz befassen. Neuartige Außenwände müssen dem Wärmschutz einer 1½ Stein dicken Vollziegelwand mit Außen- und Innenputz und dem Schallschutz einer 1 Stein dicken verputzten Vollziegelwand entsprechen. Holzbalkendecken waren Standardkonstruktionen für den Wärme- und Schallschutz. 1938 erhielt die Norm eine 2. Ausgabe mit quantitativen Anforderungen an den Wärmeschutz: Wärmedurchlasswiderstand (ungerechnet) 0,47 m²K/W. Hierzu kamen Sicherheitszuschläge für andere Wanddicken, Steinmaterialien, Putzschichten. Fragen der Festigkeit standen weiter im Vordergrund und nicht Bewetterungsschwierigkeiten.

2.1 Wärmeschutzforderungen vor der ersten Wärmeschutzverordnung

45

DIN 4108 „Wärmeschutz im Hochbau“ stellt bereits in der 1. Ausgabe 1952 die „Bedeutung des Wärmeschutzes heraus, der bei Bauten, die zu dauernden Aufenthalt von Menschen dienen, Bedeutung für die Gesundheit der Bewohner, Bewirtschaftskosten der Bauten (Energieersparnis) und Herstellungskosten der Bauten hat. Ausreichender Wärmeschutz ist Voraussetzung für gesunde und behagliche Räume. Der Wärmebedarf und Heizungskosten werden in ihrer Höhe entscheidend von der Wärmedämmung der raumumschließenden Bauteile beeinflusst. Durch die Verwendung besonders wärmedämmender Baustoffe und Bauarten kann oft an Bau- und Betriebskosten und an der Größe der Heizungsanlage gespart werden. Ausreichender Wärmeschutz verringert auch die Instandhaltungskosten“. Diese Gedanken kann man bis heute nachvollziehen! Die Norm enthielt dann Anforderungen an den Wärmeschutz in Beziehung zu den Klimaverhältnissen, der bei Räumen zum dauernden Aufenthalt von Menschen (Aufenthaltsräume) gestellt wird. Es waren Mindestwerte für den Wärmedurchlasswiderstand nach Wärmedämmgebieten I bis III in einer Tabelle festgelegt. Grundlage für die Einteilung in Wärmedämmgebiete waren die Erfahrungen mit den in den einzelnen Gebieten seit langem üblichen Bauarten und wetterkundliche Beobachtungen. Da die Mehrzahl der Gebäude mit Einzelheizöfen und intermittierend beheizt wurden, finden sich Hinweise auf die Wärmespeicherfähigkeit der Baukonstruktionen. Mitte 1958 hat das Bundesministerium für Wohnungsbau die Broschüre „Wärmeschutz aber richtig“ herausgegeben. Für die damalige Zeit waren die darin enthaltenden Hinweise für den planenden Architekten eine wertvolle richtungsweisende Hilfe. Weitere Ausgaben der Norm erschienen 1960 und 1969. Das Normblatt DIN 4108 ist seit 1952 von allen Bundesländern als technische Baubestimmung baurechtlich eingeführt und gilt damit als anerkannte Regel der Baukunst (ETB). In Tabelle 2.01 ist dargestellt, wie sich die Wärmedurchlasswiderstände für die verschiedenen Bauteile seit Einführung der Norm DIN 4108 im Jahre 1952 fortentwickelt haben. Als nächster bedeutender Schritt zu einem besseren baulichen Wärmeschutz können die „Ergänzenden Bestimmungen zu DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau (Ausgabe August 1969)“ in der Fassung von Oktober 1974 angesehen werden mit den folgenden wichtigsten Neuerungen:

46

2 Forderungen des Wärmeschutzes

Tabelle 2.01. Entwicklung des baulichen Wärmeschutzes in der Bundesrepublik Deutschland von 1952 bis 1977 [330].

2.1 Wärmeschutzforderungen vor der ersten Wärmeschutzverordnung

47

− Das Dämmgebiet I ist aufgehoben. Für diese milde Klimazone sind die für das Wärmedämmgebiet II vorgeschriebenen Anforderungen einzuhalten. − Für alle Fenster von Aufenthaltsräumen wird eine doppelte Verglasung mit einem Wert von höchstens k = 3,0 kcal/(m²hK) vorgeschrieben. Der Fugendurchlasskoeffizient a darf den Wert 2, bei Gebäuden mit mehr als zwei Vollgeschossen den Wert 1 m³/h·m·(kp/m²)2/3 nicht überschreiten. − Bei Außenwänden ist für die massiven Wandteile einschließlich der Fenster ein mittlerer Wert von höchstens k = 1,6 kcal/(m²hK) einzuhalten. − Zur Gewährleistung eines ausreichenden Wohn- und Arbeitsklimas im Sommerhalbjahr wird empfehlend auf die Wärmespeicherung hingewiesen, aber nicht mit konkreten Forderungen. Für die staatlichen Bauverwaltungen hat die „Länderarbeitsgemeinschaft Hochbau (LAG)“, eine Arbeitsgemeinschaft der Bauverwaltungen der s. Zt. 11 Bundesländer, Richtlinien für ein energiesparendes Bauen erarbeitet. Diese Empfehlungen sind in den Bundesländern Ende 1974 / Anfang 1975 verbindlich geworden. Als Maßnahmen bei der Planung von Neubauten sind darin u.a. vorgesehen: − Der Wert für Außenwände darf höchstens k = 0,6 kcal/(m²hK) betragen. − Für Außenwände einschließlich Fenster und Türen darf der mittlere Wert höchstens km = 1,6 kcal/(m²hK) betragen – so wie es auch in den ergänzenden Bestimmungen zur DIN 4108 vom Oktober 1974 vorgeschrieben war. − Bei Decken, die Räume nach oben oder nach unten gegen die Außenluft und unbeheizte Räume abgrenzen, darf der Wert k = 0,4 kcal/(m²hK) betragen. − Der spezifische Wärmebedarf nach DIN 4701 darf 80 kcal/m² NettoGrundrissfläche pro Stunde nicht überschreiten. Hingewiesen wird weiterhin auf eine günstige Lage und Ausrichtung der Gebäude, einen wirksamen Sonnenschutz, eine vorteilhafte Wärmespeicherung und auf die Vermeidung von Wärmebrücken. Abschließend folgen Angaben zu den Anlagen für Heizung und Klimatisierung sowie zur Wärmerückgewinnung.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

48

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO) Zu den wichtigsten Verordnungen, die aus dem Energieeinsparungsgesetz (EnEG) vom 22. Juli 1976 hervorgingen, zählen die Wärmeschutzverordnungen. Ca. 90% aller Wohnungen der Bundesrepublik Deutschland (bisherige Bundesländer) wurden vor 1978 und damit vor dem Inkrafttreten der 1. Wärmeschutzverordnung erstellt und weisen einen höchst unzureichenden Wärmeschutz auf. Dies schlägt sich auch im Durchschnittsverbrauch aller Wohnungen mit 217 kWh/(m²a) für die Raumheizung nieder. In den neuen Bundesländern liegen noch höhere Durchschnittsverbräuche mit 282 kWh/(m²a) vor. 2.2.1

Erste Wärmeschutzverordnung

Die erste Wärmeschutzverordnung trat am 1. November 1977 in Kraft. Sie stützt sich auf die Norm DIN 4108 „Wärmeschutz im Hochbau“ – Ausgabe August 1969 – und ergänzenden Erlassen. Eine wichtige Ergänzung und Änderung hat die Norm durch die Herausgabe der Ergänzenden Bestimmungen zur DIN 4108 – Fassung Oktober 1974 – erfahren, in denen das Fenster in den baulichen Mindestwärmeschutz einbezogen und die Mindestanforderungen in einem gewissen Umfang erhöht wurden. Die Struktur der ersten Wärmeschutzverordnung kann der Tabelle 2.02 entnommen werden. Diese Verordnung betrifft ausschließlich den Wärmeschutz; Beschaffenheit und Betrieb der Heizungs- und sonstigen Anlagen werden in getrennten Verordnungen (Heizungsanlage-, Heizungsbetriebs-Verordnung) geregelt. Das Schwergewicht der Energieeinsparung liegt bei der baulichen Wärmedämmung, weil hiermit generell das Niveau des Heizenergieverbrauchs festgelegt wird. Je nach Grad der baulichen Wärmedämmung ist es möglich dementsprechend geringer dimensionierte heizungstechnische Anlagen einzubauen. Die Verordnung beschränkt sich dementsprechend der Ermächtigung des Energieeinsparungsgesetzes auf Neubauten. Nur bei wesentlichen Änderungen können sich nach § 4 Abs. 2 des EnEG die Anforderungen der Verordnungen auf bestehende Gebäude beziehen. Allerdings wurde davon zunächst kein Gebrauch gemacht. Die Verordnung unterscheidet Gebäude: 1. mit normalen Innentemperaturen, 2. mit niedrigen Innentemperaturen, 3. für Sport- und Versammlungszwecke.

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

49

Tabelle 2.02. Aufbau der 1. WSVO [330].

Für jeden Gebäudetyp werden Forderungen zur Begrenzung des Wärmedurchgangs (Transmissionswärmeverlust) und zur Begrenzung der Undichtigkeiten (Lüftungswärmeverlust) gestellt. Die Anlagen zur Verordnung spezifizieren die Anforderungen und geben Anweisungen zum Nachweis ihrer Einhaltung bzw. Erfüllung. Die Berechnung kann alternativ nach zwei Verfahren erfolgen, die nachfolgend erläutert werden. Darüber hinaus gibt es noch Mindestanforderungen und gemeinsam einzuhaltende Werte, die erfüllt sein müssen. Verfahren 1 Als Verfahren 1 wird in diesem Zusammenhang das ausführliche Verfahren bezeichnet. Es ergeben sich folgende Anforderungen: 1. Der gemittelte Wärmedurchgangskoeffizient km, W+F der gesamten Außenwand, einschließlich Fenster, darf geschossweise den Wert 1,85 W/(m²K) nicht übersteigen. km, W+F ≤ 1,85 W/(m²K) 2. Der nach einer vorgegebenen Formel zu berechnende mittlere Wärmedurchgangskoeffizient km des Gebäudes darf den für die geometrischen Verhältnisse zutreffenden Maximalwert nicht übersteigen: km, vorh. ≤ km, max

50

2 Forderungen des Wärmeschutzes

mit: km, max = 0,61 + 0,19 [(F/V)] W/(m²K) Verfahren 2 Die Anforderungen zur Begrenzung der Transmissionswärmeverluste gelten als erfüllt, wenn für die wärmeübertragenden Außenbauteile von beheizten Räumen die in einer Tabelle der 1. WSVO aufgeführten maximalen Wärmedurchgangskoeffizienten nicht überschritten werden. Gemeinsame Anforderungen 1. Die Wärmedurchlasswiderstände 1/Λ der Bauteile müssen den Mindestanforderungen der Norm DIN 4108 und ihrer Ergänzenden Bestimmungen genügen: (1/Λ)vorh. ≤ (1/Λ)erf. mit (1/Λ)erf. aus den Ergänzenden Bestimmungen zu DIN 4108. 2. Der Wärmedurchgangskoeffizient der Fenster und Fenstertüren kF darf höchstens 3,5 W/(m²K) betragen: kF, vorh. ≤ 3,5 W/(m²K) 3. Der Wärmedurchgangskoeffizient kNische der Fensterbrüstung im Bereich der Heizkörpernischen darf den Wert kW der nichttransparenten Außenwände nicht übersteigen: kNische ≤ kW 4. Der Fugendurchlasskoeffizient a der Fenster und Fenstertüren darf die Werte einer Tabelle der WSVO nicht überschreiten: avorh. ≤ azul. Von Bedeutung ist, dass die gestellten Anforderungen und die anzuwendende Methode für den Nachweis dieser Anforderungen die Gestaltungsfreiheit und die Auswahl der Baustoffe und der Bauarten möglichst wenig beeinflussen sollte. Gestaltungsfreiheit und möglichst freie Wahl von Baustoffen hängen damit zusammen, dass die baulichen Wärmeschutzmaßnahmen in einem gewissen Umfang austauschbar sein müssen. Durch die vorgesehene Methode für den Nachweis zur Begrenzung der Transmissionswärmeverluste (Ermittlung eines mittleren k-Wertes für die Gebäudehüllfläche als Alternative zu einem Nachweis mittels fester k-Werte) ist dies weitgehend sichergestellt.

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

2.2.2

51

Zweite Wärmeschutzverordnung

Die zweite Wärmeschutzverordnung kann als Antwort auf die 2. Ölkrise des Jahreswechsels 1978/79 betrachtet werden. Die Verordnung vom 24. Februar 1982 trat am 1. Januar 1984 in Kraft. Teile dieser Verordnung waren bereits seit dem 1. März 1982 gültig. Sie besitzt in ihrem Ausführungsteil einen ähnlichen Aufbau wie die erste Wärmeschutzverordnung. Neben der Tatsache, dass sie die Einzelanforderungen gegenüber der WSVO 1977 durchweg beträchtlich verschärft, ist jedoch bemerkenswert, dass sie nun mehr in ihrem 4. Abschnitt ausdrücklich auch auf solche Gebäude ausgedehnt wird, die nach dem Inkrafttreten der neuen Verordnung bestimmte bauliche Veränderungen erfahren. Weitere wichtige Änderungen: − Verschärfung der k-Wert-Anforderungen um ca. 20%. − Regelungen zur Flächenheizung in Bauteilen, die beheizte Räume gegen die Außenluft abgrenzen, mussten im jeweiligen Wärmedurchgangskoeffizienten berücksichtigt werden. − Anforderungen an Fenster und Fenstertüren in klimatisierten Gebäuden; beim Einbau von Klimaanlagen muss der Energiedurchlassgrad von Fenstern reduziert werden. − Festlegung eines Wertes von höchstens k = 3,1 W/(m²K) für außenliegende Fenster und Fenstertüren. − Abschaffung des geschlossenen Nachweises von km, W+F. Tabelle 2.03. Grenzwerte für den mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten in W/(m²K) eines konkreten Gebäudes [332]. im Jahr

gemäß

oberer Abschluss: DachGeschossabschluss decke

Fassade inkl. Fenster

Fenster

Kellerdecke

1969

(1)

0,81

1,18

-

-

1,02

1974

(2)

0,69

0,93

1,86

3,50

0,83

1977

(3)

0,45

0,45

1,45. . .1,75

3,50

0,80

1981

(4)

0,79

0,90

1,39

1982

(5)

0,30

0,30

1,20. . .1,50

0,81 3,10

(1) DIN 4108, Ausgabe 8/69

(4) DIN 4108, Ausgabe 8/81

(2) Erg. Best. zu DIN 4108, Fassung 10/74

(5) WSVO vom 24.2.1982

(3) WSVO vom 11.8.1977

0,55

2 Forderungen des Wärmeschutzes

52

In Tabelle 2.03 wird ein Überblick über den Verlauf des Anforderungsniveaus gegeben. Dabei wird von einem unterkellerten Wohngebäude mit Flachdach ausgegangen, das in schwerer Bauweise im Wärmedämmgebiet II errichtet wurde, eine kleinflächige Verglasung aufweist und mit konventioneller Raumheizung betrieben wird. Die zweite Wärmeschutzverordnung war die Geburtsstunde einer Verordnung mit ersten Ansätzen einer direkten Energie – Bewertungsgröße, dem Jahresheizwärmebedarf nach der WSVO’95. 2.2.3

Dritte Wärmeschutzverordnung

Während die Wärmeschutzverordnungen 1976 und 1982 auf eine Reduzierung des Heizölverbrauchs aus energiepolitischen Motiven abzielten, ist die novellierte Wärmeschutzverordnung 1995 umweltpolitisch motiviert [264]. Eine Initiative des Landes Baden-Württemberg im Bundesrat sowie die Bemühungen um eine Reduzierung der CO2-Emissionen (KlimaschutzKonzept 1990) führten schließlich zur 3. Wärmeschutzverordnung, nachdem bereits am 6.10.1992 das Bundesland Hamburg den erweiterten Wärmeschutznachweis eingeführt hatte, 1993 das Land Hessen diese in der technischen Wohnungsbaurichtlinie und das Land Nordrhein-Westfalen die Energiehaus-Förderung festlegte. Sogar einzelne Kommunen wie z.B. Heidelberg, führten eigene Wärmeschutznachweise ein. Diese Wärmeschutzverordnung unterscheidet sich nicht nur im Berechnungsgang grundlegend von den Vorgängern. Nachdem in den 50er und 60er Jahren der hygienische und nach den Ölpreiskrisen der wirtschaftliche Wärmeschutz im Vordergrund standen, waren es Anfang der 90er Jahre vor allem ökologische Beweggründe, den Schutz von Gebäuden vor Wärmeverlust weiter voranzutreiben. Wenn auch aus dem Gebäudebereich das „Ozonloch“ nur geringfügig, z.B. über Treibmittel von Dämmstoffen und Rauchgasbestandteilen beeinflusst wird, ist die Verbrennung fossiler Energieträger einer der Faktoren für den zusätzlich zum natürlichen, vom Menschen verursachten „Treibhauseffekt“. So kann die Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“ 1990 zu dem Schluss, dass im Heizwärmebereich gemäß dem Stand der Technik besonders hohe Reduktionen des Energieeinsatzes und der Spurengasemissionen erzielt werden könnten. Diese Untersuchungen bewogen den Bundesrat in einer Entschließung vom 16. Februar 1990, die Bundesregierung um eine Novellierung der Wärmeschutz- und der Heizungsanlagenverordnung als Beitrag zur Verminderung des anthropogenen Treibhauseffektes zu bitten. Die Vorgaben lauteten:

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

53

− Verminderung des Jahresheizwärmebedarfs um 30% − Maximal möglicher Jahresheizwärmebedarf Q 'H' ≤ 100 kWh/(m²a) − Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit von Energieeinsparmaßnahmen.

Mit der Einführung der WSVO’95 wurden nicht mehr allein k-WertBegrenzungen definiert, sondern es wurden auf die beheizte Nutzfläche bzw. das beheizte Gebäudevolumen bezogene Anforderungen an den Jahres-Heizwärmebedarf für die Heizperiode gestellt. Der Begriff des Jahresheizwärmebedarf definiert sich dabei laut WSVO’95 folgendermaßen: „Der Jahresheizwärmebedarf eines Gebäudes im Sinne dieser Verordnung ist diejenige Wärme, die ein Heizsystem unter den Maßgaben des angegebenen Berechnungsverfahrens jährlich für die Gesamtheit der beheizten Räume dieses Gebäudes bereitzustellen hat“. So konzentriert sich die WSVO’95 expressis verbis ausschließlich auf den Winterfall; der Energieverbrauch, der im Sommer zur Raumtemperaturabsenkung und zur Entfeuchtung benötigt wird, fand keine Berücksichtigung. Der Geltungsbereich umfasste praktisch alle Gebäude, ausgenommen sind lediglich Zelte, Traglufthallen, unterirdische Gänge der Landesverteidigung und noch einige andere Gebäudetypen, für deren Energieverbrauch es keine kalkulatorische Grundlage gibt. Tabelle 2.04 enthält das Nachweisverfahren nach diesem Wärmebilanzverfahren. Neu ist ebenfalls, dass seither neben der Wärmebilanzrechnung die Berücksichtigung lüftungstechnischer Anlagen, sowie die teilweise Berücksichtigung solarer Gewinne transparenter Bauteile in das Berechnungsverfahren einfloss. Allerdings sollte nicht außer Acht gelassen werden, dass bei einer derartigen Berechnung z.B. wärmeschutztechnisch „schlechtere Bauteile“ über eine hauptsächlich Süd- oder Ost-West-Orientierung transparenter Bauteile kompensiert werden können. Dabei galt zu beachten, dass nur 2/3 der jeweiligen Hüllfläche als Fensterfläche in der Gewinnberechnung berücksichtigt werden durfte. So war es möglich, in Bauteilbereichen, in denen z.B. aus konstruktiven Erwägungen nur eine geringe Wärmedämmstoffdicke realisiert werden konnte und somit für dieses Bauteil ein „Fehlbedarf“ hervorgerufen wurde, in anderen Bauteilbereichen diesen Fehlbedarf durch eine Erhöhung der Wärmedämmschichtdicken auszugleichen. Dadurch ergab sich für den Planer ein größerer Gestaltungsspielraum in konstruktiver, gestalterischer und wirtschaftlicher Hinsicht.

54

2 Forderungen des Wärmeschutzes

Tabelle 2.04. Fortsetzung > S. 54 Die dritte Wärmeschutzverordnung 1995 im Überblick.

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

Fortsetzung Tabelle 2.04.

55

56

Fortsetzung Tabelle 2.04.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

Fortsetzung Tabelle 2.04.

57

58

Fortsetzung Tabelle 2.04.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

Fortsetzung Tabelle 2.04.

59

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Fortsetzung Tabelle 2.04.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

Fortsetzung Tabelle 2.04.

61

62

Fortsetzung Tabelle 2.04.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

Fortsetzung Tabelle 2.04.

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64

Fortsetzung Tabelle 2.04.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

Fortsetzung Tabelle 2.04.

65

66

2 Forderungen des Wärmeschutzes

Häufig wurde bei dieser Art der „Verrechnung“ jedoch übersehen, dass nach wie vor die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 gelten. Diese in der Norm aufgeführten Mindestwerte waren aber zwingend einzuhalten. Die Anforderungen an die Heizungsanlage wurden durch die getrennte Heizungsanlagenverordnung geregelt. Die Fortschreibung dieses Standards hatte der Bundesrat nur unter der Voraussetzung zugestimmt, dass in den Jahren 1997/99 die Anforderungen erneut angehoben werden sollten. Diese Entscheidung wurde nunmehr – bedingt durch Wechsel im politischen Raum – etwas verspätet im Jahr 2002 eingeführt. Die dritte Wärmeschutzverordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden vom 16.8.94 stützt sich auf § 1 Abs. 2 sowie §§ 4 und 5 EnEG und schreibt für Neubauten das „Niedrigenergiehaus I“ mit einem Jahres-Heizwärmebedarf von höchstens 100 kWh/(m²a) vor. Die Bundesregierung hat damit ihre seit 1989 vorgezeichneten „Wege zum Niedrigenergiehaus“ mit „höchstens etwa 10 Liter Öl je m² Wohnfläche“ in energieeinsparrechtliche Anforderungen umgesetzt. 2.2.4

Weitere Ausgaben der DIN 4108

Wegen der erhöhten und heizenergiesparenden Wärmeschutzforderungen erschien im November 1975 ein Beiblatt zur DIN 4108 „Wärmeschutz im Hochbau. Erläuterungen und Beispiele für einen erhöhten Wärmeschutz“. Es sollte neben der Vermittlung grundlegender Zusammenhänge bauausführenden Firmen, Architekten und Ingenieuren einen Anstoß geben, durch bautechnische Entwicklungen zu heizenergiesparenden Bauarten zu kommen. Der erhöhte Wärmeschutz bezog sich auf die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche des Gebäudes, bauphysikalisch begründete Mindestforderungen bezogen sich in der Regel auf Einzelbauteile. Es wird ein mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient km beschrieben in Abhängigkeit vom Verhältnis Umfassungsfläche F zu eingeschlossenem Volumen V des Gebäudes. Dieses Beiblatt kann als bauphysikalischer Entwurf für die 1. Wärmeschutzverordnung angesehen werden. Der Normenausschuss Bauwesen legte dann im Oktober 1979 einen Entwurf der bisherigen Ausgaben DIN 1960 und 4108 vom August 1969 vor, weil die allgemein üblichen zentralen und stationären beheizten Wohnungen erhöhte Anforderungen verlangten. Erstmals erfolgte eine Aufteilung des Blattes in mehrere Teile:

2.3 Heizungsanlagenverordnungen (HeizAnlV)

Teil 1: Teil 2: Teil 3: Teil 4: Teil 5:

67

Größen und Einheiten. Wärmedämmung und Wärmespeicherung; Anforderungen und Hinweise für Planung und Ausführung. Klimabedingter Feuchteschutz; Anforderungen und Hinweise für Planung und Ausführung. Wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte. Berechnungsverfahren.

Dieser Normenentwurf 1979 führte dann zur DIN 4108 „Wärmeschutz im Hochbau“ vom August 1981 mit den bereits genannten Teilen 1 bis 5. Dabei fanden Berücksichtigung die „Ergänzenden Bestimmungen zu DIN 4108“ vom Oktober 1974, das Beiblatt zu DIN 4108 vom November 1975 und verschiedene, von den Baubehörden bekanntgegebene Ergänzungserlasse. Die Aufgliederung in 5 Teile sollte es vor allem ermöglichen, dass einzelne, abgegrenzte Sachgebiete des Wärmeschutzes, z.B. wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte, von Fall zu Fall dem neuesten Stand der Technik angepasst werden können, ohne jedes Mal eine aufwendige Neuausgabe der gesamten Norm vornehmen zu müssen. So erschien April 1984 eine Änderung 1 zur DIN 4108 Teil 4 als A1 über geänderte wärmeund feuchteschutztechnische Kennwerte. DIN 4108 Teil 4 erschien dann im Dezember 1985 in geänderter Ausgabe mit den Angaben aus Blatt A1.

2.3 Heizungsanlagenverordnungen (HeizAnlV) Heizungsanlagen haben eine kürzere Lebensdauer als Gebäude, sind kostengünstiger zu ersetzen als diese und unterliegen in den letzten 30 Jahren einem starken Entwicklungsschub. Die Heizungsanlagenverordnungen sind im Gegensatz zu den Wärmeschutzverordnungen auf alle Gebäude anzuwenden, die mit einer Heizungsanlage ausgestattet sind, unabhängig vom Alter des Gebäudes. Darum wirken sich die Heizungsanlagenverordnungen für die Energieeinsparung und die Reduzierung des Ausstoßes an Treibhausgasen kurzfristig wesentlich stärker aus als die Wärmeschutzverordnungen. 2.3.1

Heizungsanlagenverordnung 1978

Eine der ersten Verordnungen, die auf dem Energieeinsparungsgesetz beruhen, ist die am 1. Oktober 1978 in Kraft getretene Heizungsanlagenverordnung. Sie stellte vorrangig Anforderungen an neu zu errichtende Anlagen. Die Anforderungen bei wesentlichen Erweiterungen und Umrüstun-

2 Forderungen des Wärmeschutzes

68

gen beschränkten sich auf Einrichtungen zur Begrenzung von Bereitschaftsverlusten sowie zur Steuerung und Regelung. Im einzelnen werden für neu zu errichtende Anlagen folgende Angaben gemacht: − Anwendungsbereich − Begriffsbestimmung • • • • • − − − − − − −

Heizungstechnische Anlagen Versorgung mit Brauchwasser dienende Anlagen Wärmeerzeuger Nennwärmeleistung Wesentliche Erweiterung oder Umrüstung

Begrenzung der Abgasverluste Einbau und Aufstellung von Wärmeerzeugern Einrichtungen zur Begrenzung von Bereitschaftsverlusten Wärmeverteilungsanlagen Einrichtungen zur Steuerung und Regelung Brauchwasseranlagen Ausnahmen, Härtefälle, Bußgeldvorschriften und Übergangsvorschriften.

2.3.2

Heizungsanlagenverordnung 1982

Die zügig fortschreitende Entwicklung in der Heizungstechnik sowie gestiegene Energiepreise ermöglichten schon vier Jahre später eine Verschärfung der bis dahin geltenden Verordnung. Es wurden erstmalig in begrenztem Umfang Anforderungen zur Nachrüstung bestehender Anlagen gestellt: − Automatische Vorlauftemperaturregelung und thermostatische Einzelraumregelung für Gebäude mit mehr als zwei Wohnungen, die vor 1978 errichtet wurden. − Einbau selbsttätig wirkender Einrichtungen zur Abschaltung der Zirkulationspumpe bis zum 30. September 1987, sofern die Wärmedämmung der Rohrleitungen nicht den Mindestvorschriften entspricht und wiederum mehr als zwei Wohnungen vorliegen.

Änderungen bei neu zu errichtenden Anlagen:

2.3 Heizungsanlagenverordnungen (HeizAnlV)

69

− Begriffsbestimmung: Jetzt Nennwärmeleistungsbereich, neu: Niedertemperaturheizkessel für dessen Einbau Erleichterungen geschaffen wurden. − Zuschläge für Brauchwassererwärmung bei verbundenen Anlagen sowie nur noch zulässig, wenn die höchste nutzbare Kesselleistung 20 kW nicht überschreitet. Es gibt allerdings Ausnahmen. − Herabsetzung der Leistungsgrenze für mehrstufige Anlagen. − Neue Anforderungen bei den Einrichtungen zur Begrenzung der Bereitschaftsverluste. − Verschärfung der Anforderungen an die Wärmedämmung von Rohrleitungen. 2.3.3

Heizungsanlagenverordnung 1989

Im Zuge der Bemühungen um den Abbau von Vorschriften und um Verwaltungsvereinfachung wurden die Heizungsanlagenverordnung und die Heizungsbetriebsverordnung zusammengefasst. Die Begrenzung der Abgasverluste, bisher identisch geregelt in der Ersten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – BImSchV – (in der Heizungsanlagen-Verordnung und der Heizungsbetriebs-Verordnung), wurde seitdem ausschließlich in der Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen (1. BImSchV) geregelt, in der auch das entsprechende Überwachungsverfahren festgelegt wurde. Die dann noch verbliebenen Vorschriften der Heizungsbetriebs-Verordnung über den Betrieb bestehender Anlagen wurden Bestandteil der Heizungsanlagen-Verordnung. Sonstige Änderungen: − Verpflichtung zur Nachrüstung von Anlagen zur Steuerung und Regelung in Nichtwohngebäuden. − Keine Anforderungen mehr zur Dämmung von Brauchwasserleitungen bis zu einer Nennweite von 20 mm. − Neuregelungen zur zeitgeregelten Abschaltung von Zirkulationspumpen. − Aufnahme eines §, der den Betreiber von heizungstechnischen und Brauchwasseranlagen zur Wartung und Instandhaltung verpflichtet. 2.3.4

Heizungsanlagenverordnung 1994

Wie bei der Wärmeschutzverordnung, so vollzog sich auch bei der Heizungsanlagenverordnung Anfang der 90er Jahre ein Wechsel in der Moti-

70

2 Forderungen des Wärmeschutzes

vation bezüglich der Novellierung. Es waren nicht mehr hauptsächlich die drastisch gestiegenen Energiepreise, sondern zunehmend Umweltschutzgedanken, die zum Umdenken zwangen. Die HeizAnlV ist für die Energieeinsparung und die Reduzierung von Schadstoffemissionen von erheblicher Bedeutung. Während die Wärmeschutzverordnung langlebige Investitionsgüter mit einer Lebensdauer von 50 bis 100 Jahren betrifft, stellt die HeizAnlV energiesparende Anforderungen an vergleichsweise kurzlebige Produkte. Die HeizAnlV greift damit wesentlich stärker als die Wärmeschutzverordnung auch im Gebäudebestand, weil Komponenten, die den Jahresnutzungsgrad und den Wirkungsgrad einer Heizungsanlage bestimmen, nach relativ kurzer Zeit dem aktuellen Stand der Anlagentechnik angepasst werden. Folgende wesentliche Neuerungen wurden eingearbeitet [173]: − Die neue HeizAnlV gilt nicht für „Niedrigenergiehäuser“ mit einem Heizwärmebedarf unter 22 kWh/(m²a). − Wärmeerzeuger als Gas- oder Ölheizkessel bis 400 kW Nennwärmeleistung dürfen ab 1. Januar 1998 nur noch als NiedertemperaturHeizkessel oder Brennwertkessel mit CE-Zeichen eingebaut werden. − Standardheizkessel bis 30 kW Nennwärmeleistung können in Gebäuden, die vor dem 1. Juni 1994 fertiggestellt wurden, auch noch nach 1998 eingebaut werden, wenn die Anpassung des Schornsteins mit zu hohen Kosten verbunden ist. − Der Einbau von Brennwertkesseln wird durch Erleichterungen gefördert. − Heizungsanlagen mit mehr als 70 kW Nennwärmeleistung sind mit modulierenden Brennern oder mehreren Kesseln auszustatten. − Überalterte Kesselanlagen ab 70 kW müssen überprüft und ggf. entsprechend den Übergangsfristen modernisiert werden. − Auch die Ein- und Zweifamilienwohnhäuser sind mit einer modernen Regelungstechnik, in der Regel mit Thermostatventilen und einer Außentemperaturabhängigen Steuerung, nachzurüsten. − Ab 1. Januar 1996 dürfen in Zentralheizungen ab 50 kW Nennwärmeleistung nur noch elektronisch regelbare Umwälzpumpen eingebaut werden. Der Ersatz von abhängigen Pumpen in vorhandenen Anlagen ist in derselben Weise durch elektronisch regelbare Umwälzpumpen vorzunehmen.

2.3 Heizungsanlagenverordnungen (HeizAnlV)

2.3.5

71

Heizungsanlagenverordnung 1998

Die vierte Novellierung brachte hauptsächlich redaktionelle Neuerungen, die sich auf die Umsetzung auf Europarecht bezogen: Öl- und Gasheizkessel, die in den Geltungsbereich der EGHeizkesselrichtlinie fallen, dürfen nur dann gehandelt (in Verkehr gebracht) und verwendet (in Betrieb genommen) werden, wenn sie die in der Richtlinie festgelegten Wirkungsgradanforderungen (CE-Kennzeichnung, EG-Konformitätserklärung) erfüllen können. Mit der Heizungsanlagenverordnung vom 22. März 1994 sind die Regelungen der Richtlinie, die sich auf die „Inbetriebnahme“ von Heizkesseln beziehen, in nationales Recht umgesetzt worden. Zur vollständigen Umsetzung waren seither noch Regelungen zum „Inverkehrbringen“ erforderlich. Dies ist durch die „Verordnung über das Inverkehrbringen von Heizkesseln und Geräten nach dem Bauproduktengesetz (BauPGHeizkesselV)“ vom 28. April 1998 geschehen. Nennleistung ≥ 4 kW. Aus Gründen der Rechtseinheit und Klarheit sind dabei die Begriffe der HeizAnlV den Begriffen der BauPGHeizkesselV angepasst worden. So ist beispielsweise in der neuen HeizAnlV nicht mehr vom „Wärmeerzeuger“ die Rede, sondern vom „Heizkessel“. Die Nennwärmeleistung darf den berechneten Wärmebedarf nicht überschreiten (beim Standardheizkessel), sofern kein Niedertemperatur- oder Brennwertkessel eingebaut ist. Für Heizkessel ≥ 70 kW, die vor 1978 eingebaut wurden, war diese Forderung bis Ende 1997 zu erfüllen. Da die Kessel früher üblicherweise überdimensioniert wurden bzw. durch zwischenzeitlich durchgeführte Wärmedämm-Maßnahmen eine Überdimensionierung eingetreten ist, kann die Forderung der HeizAnlV nur durch Kesselaustausch und den Einbau von NT- und Brennwert-Heizkesseln erfüllt werden. Für Wohngebäude kann auf eine Berechnung des Wärmebedarfs verzichtet werden, wenn die Nennleistung 70 bis 100 W/m² Gebäudenutzfläche nicht überschreitet [175]. Zentralheizungen mit einer Nennwärmeleistung über 70 kW müssen spätestens seit dem 1. Januar 1998 mit Einrichtungen für eine mehrstufige oder stufenlos verstellbare Feuerungsleistung oder mit mehreren Heizkesseln ausgestattet sein. Dies gilt nicht für Brennwertkessel sowie für Heizkessel, die überwiegend mit festen Brennstoffen betrieben werden. Rohrleitungen und Armaturen sind in Abhängigkeit von der jeweiligen Nennweite gegen Wärmeverluste zu dämmen. Zentralheizungen sind mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur Verringerung und Abschaltung der Wärmezufuhr sowie zur Ein- und Aus-

2 Forderungen des Wärmeschutzes

72

schaltung der elektrischen Antriebe in Abhängigkeit von der Außentemperatur oder einer anderen geeigneten Führungsgröße und der Zeit sowie mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur raumweisen Temperaturregelung auszustatten. Für bestehende Zentralheizungen war diese Nachrüstungspflicht bis spätestens 31.12.1997 zu erfüllen. Nach dem 1.1.1996 eingebaute Umwälzpumpen müssen bei Kesselleistungen ab 50 kW so ausgestattet oder beschaffen sein, dass die elektrische Leistungsaufnahme dem betriebsbedingten Förderbedarf selbsttätig in mindestens drei Stufen angepasst wird. Warmwasseranlagen sind mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur Ein- und Ausschaltung der Zirkulationspumpen in Abhängigkeit von der Zeit auszustatten. Die Entwicklung des baulichen Wärmeschutzes sind durch einen Vergleich der Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte – bisher k-Wert) nachstehend erläutert: Tabelle 2.05. Vergleich. Bauteil

Wärmedurchgangskoeffizient U bzw. k in W/(m²K) DIN 4108-2 1981

WSVO 1977

WSVO 1984

WSVO 1995

EnEV 2002

Außenwand

≤ 1,39

≈ 1,00

≈ 0,60

≤ 0,50

≤ 0,30

Dach

≤ 0,79

≤ 0,45

≤ 0,30

≤ 0,22

≤ 0,20

Fußboden

≤ 0,81

≤ 0,90

≤ 0,55

≤ 0,35

≤ 0,30

2.4

Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden nach DIN 4108

DIN 4108 „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden“ Ausgabe (in Klammern) besteht aus: − DIN 4108 Beiblatt 1: Inhaltsverzeichnisse. Stichwortverzeichnis. (1982) − DIN 4108 Beiblatt 2: Wärmebrücken, Planungs- und Ausführungsbeispiele. (2004)

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

73

− DIN 4108-1: Größen und Einheiten. (1981) − DIN 4108-2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. (2003) − DIN 4108-3: Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen und Hinweise für Planung und Ausführung. (2001) − DIN V 4108-4: Wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte. (2002) − DIN V 4108-6: Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs. (2003) − DIN V 4108-6: Berichtigung 1. (2004) − DIN V 4108-7: Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen. Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele. (2001) − DIN V 4108-10: Wärmeschutz und Energie – Energieeinsparung in Gebäuden. Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe. Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe. (2002)

Gegenüber DIN 4108-2 aus dem Jahre 1981 wurden folgende Änderungen vorgenommen: − Neue Festlegung baulicher Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. − Berücksichtigung von Wärmedämmsystemen als Umkehrdach unter Verwendung von Polystyrol-Extruderschäumen. − Berücksichtigung von Perimeterdämmung außenliegender Wärmedämmung erdreichberührter Gebäudeflächen nicht unter Gebäudegründungen unter Verwendung von Polystyrol-Extruderschäumen oder Schaumglas. − Anforderungen bei Wärmebrücken. − Anforderungen an die Luftdichtheit. − Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz. − Details zu den Rollladenkästen mit Skizzen.

Der Wärmeschutz und die Energie-Einsparung nach der Norm DIN 4108 umfassen alle Maßnahmen zur Verringerung der Wärmeübertragung durch die Umfassungsflächen eines Gebäudes und durch die Trennflächen von Räumen unterschiedlicher Temperaturen. Für die Anwendung der Norm gelten die Symbole, Größen und Einheiten in Tabelle 2.06.

2 Forderungen des Wärmeschutzes

74

Tabelle 2.06. Symbole, Größen, Einheiten nach DIN 4108-2. Symbol neu

Einheit in

d

m

Dicke der Materialschicht

A

m²

Fläche

A

V

m³

Volumen

V

m

kg

Maße

m

ρ

kg/m³

(Roh)dichte

ρ

c

J/(kgK)

Spezifische Wärmekapazität

c

t

s

Zeit

t

T

K

Thermodynamische Temperatur

T

θ

°C

Celsiustemperatur

ϑ

λ

W/(mK)

Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit

λR

a

m²/s

Temperaturleitfähigkeit

a

b

1/2

Symbol bisher s

J/(m²Ks ) Wärmeeindringkoeffizient

b

Q

J

Wärmemenge

Q

Φ

W

Wärmestrom

Q

q

W/m²

Wärmestromdichte

q

U

W/(m²K)

Wärmedurchgangskoeffizient

k

R

m²K/W

Wärmedurchlasswiderstand

K

Λ

m²K/W

Wärmedurchlasskoeffizient

Λ

h

W/(m²K)

Wärmeübergangskoeffizient

α

Rse

m²K/W

Wärmeübergangswiderstand innen

Ri

Rsi

m²K/W

Wärmeübergangswiderstand außen

Ra

RT

m²K/W

Wärmedurchgangswiderstand (von einer Umgebung zur anderen)

Ru

Rg

m²K/W

Wärmedurchlasswiderstand des Luftraums

RU

m²K/W

Wärmedurchlasswiderstand des unbeheizten Raumes

RT´

m²K/W

oberer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes

•

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

75

Symbol neu

Einheit in

Symbol bisher

RT´´

m²K/W

unterer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes

-

Rl

mK/W

linearer (längenbezogener) Wärmedurchlasswiderstand

-

ψ

W/(mK)

linearer (längenbezogener) Wärmedurchgangskoeffizient

Rl

HT

W/K

spezifischer Transmissionswärmekoeffizient

kl

HV

W/K

spezifischer Lüftungswärmekoeffizient

n

h

-1

Luftwechselrate

ε

-

Emissionsvermögen

φ

Vol-%

relative Luftfeuchte

β ϕi

Mindestwärmeschutz: Maßnahme, die an jeder Stelle der Innenoberfläche der Systemgrenze (gesamte Außenoberfläche eines Gebäudes oder der beheizten Zone eines Gebäudes, über die eine Wärmebilanz mit einer bestimmten Raumtemperatur erstellt wird) bei ausreichender Beheizung und Lüftung unter Zugrundelegung üblicher Nutzung ein hygienisches Raumklima sicherstellt, so dass Tauwasserfreiheit durch wärmebrückenreduzierte Innenoberflächen von Außenbauteilen im Ganzen und in Ecken sowie Raumwinkeln gegeben ist. Bei kurzfristig tieferen Temperaturen kann vorübergehend Tauwasserbildung vorkommen. Energiesparender Wärmeschutz: Maßnahme, die den Heizenergiebedarf in einem Gebäude oder einer beheizten Zone bei entsprechender Nutzung nach vorgegebenen Anforderungen (EnEV) begrenzt. Heizwärmebedarf: Rechnerisch ermittelte Wärmeeinträge über ein Heizsystem, die zur Aufrechterhaltung einer bestimmten mittleren Raumtemperatur in einem Gebäude oder in einer Zone des Gebäudes benötigt werden. Dieser Wert wird auch als Netto-Heizenergiebedarf bezeichnet. Heizenergiebedarf: Berechnete Energiemenge, die dem Heizsystem des Gebäudes zugeführt werden muss, um den Heizwärmebedarf abdecken zu können. Heizenergieverbrauch: Über eine bestimmte Zeitspanne gemessener Wert an Heizenergie (Menge eines Energieträgers), der zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur in einer Zone erforderlich ist.

76

2 Forderungen des Wärmeschutzes

An jeder Stelle der gesamten Außenoberfläche des Gebäudes ist bei ausreichender Beheizung und Lüftung unter Zugrundelegung üblicher Nutzung (20°C Raumlufttemperatur, 50% rel. Luftfeuchte, - 5°C Außenlufttemperatur) ein hygienisches Raumklima sicherzustellen, so dass Tauwasserfreiheit durch wärmebrückenfreie Innenoberflächen von Außenbauteilen ganz und im Bereich von Ecken soweit sichergestellt werden kann, dass keine Schimmelbildung auftritt. Bei tieferen Temperaturen kann kurzfristig und vorübergehend Tauwasserbildung vorkommen. Mindestwerte der Wärmedurchlasswiderstände ein- und mehrschichtiger Massivbauteile mit einer flächenbezogenen Maße ≥ 100 kg/m² in DIN 4108-2 Tabelle 3. Angaben vgl. Tabelle 2.07. Für Außenwände, Decken mit einer Gesamtmasse < 100 kg/m² gelten erhöhte Anforderungen mit einem Mindestwärmedurchlasswiderstand R ≥ 1,75 m²K/W. Für Rahmen- und Skelettbauarten gilt dies für den Gefachebereich, für das gesamte Bauteil zusätzlich R = 1,0 m²K/W. Für Gebäude mit Temperaturen 12°C ≤ θ ≤ 19°C gilt nach DIN 4108-2 Tabelle 3 Zeile 1: R = 0,55 m²K/W. Mindestwärmeschutz an jeder Stelle: Nischen unter Fenstern, Brüstungen, Fensterstürzen, Rollladenkästen, Wandbereich auf der Außenseite von Heizflächen mit Rohrkanälen (wasserführende Leitungen). Werden Heizungsund Warmwasserrohre in Außenwänden angeordnet, ist auf der raumabgewandten Seite der Rohre eine verstärkte Wärmedämmung gegenüber der Werte der Tabelle 2.07 Zeile 1 angeordnet. Bei zweischaligen Außenwänden (DIN 1053-1) mit Luftschicht bzw. mit Luftschicht und Wärmedämmung kann letztere und die Außenschale mitgerechnet werden. Es fehlt in der Norm der Hinweis, dass für kleine Flächen auch geringere Wärmedurchlasswiderstände zugelassen sind, z.B. Seitenflächen bei Dachgauben. Einige Anmerkungen zu DIN 4108-2: Aufgabe war es bisher in dieser Norm, durch Anforderungen an den Mindestwärmeschutz Kondensat in den Räumen zu vermeiden, es handelt sich um eine „Hygiene“-Norm. Diese soll nun zu einer Norm für „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden“ umgemünzt werden. Mit dieser Zielsetzung wird aber nun in dieser Norm so ziemlich alles falsch [363]. Früher war eine „trockene“ Konstruktion Stand der Technik. Früher wurde Kondenswasser an und in Bauteilen noch als unsachgemäße Konstruktion (DIN 4108, Ausgabe 1960, Abschnitt 4.12) angesehen, das die Wärmedämmung ungünstig beeinflusst.

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

77

Tabelle 2.07. Mindestwerte für Wärmedurchlasswiderstände von Bauteilen nach DIN 4108-2. Spalte

1

Zeile

Bauteile

1

Außenwände; Wände von Aufenthaltsräumen gegen Bodenräume, Durchfahrten, offene Hausflure, Garagen, Erdreich

1,2

2

Wände zwischen fremdgenutzten Räumen; Wohnungstrennwände

0,07

zu Treppenräumen mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen (z.B. indirekt beheizte Treppenräume); Innentemperatur Θ ≤ 10°C, aber Treppenraum mindestens frostfrei.

3

Treppenraumwände 4

Wohnungstrenndecken, Decken zwischen fremden Arbeitsräumen; Decken unter Räumen zwischen gedämmten Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten Dachräumen

5

6

Wärmedurchlasswiderstand, R m²K/W

0,25

zu Treppenräumen mit Innentemperaturen Θ > 10°C (z.B. Verwaltungsgebäuden, Geschäftshäusern, Unterrichtsgebäuden, Hotels, Gaststätten und Wohngebäude)

0,07

allgemein

0,35

in zentralbeheizten Bürogebäuden

0,17

unmittelbar an das Erdreich bis zu Untere Abschluss nicht unterkeller- einer Raumtiefe von 5 m ter Aufenthaltsräume über einen nicht belüfteten Hohlraum an das Erdreich grenzend

7 8

9

Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen; Decken unter bekriechbaren oder noch niedrigeren Räumen; Decken unter belüfteten Räumen zwischen Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten Dachräumen, wärmegedämmte Dachschrägen

10

Kellerdecken; Decke gegen abgeschlossene, unbeheizte Hausflure u.ä. nach unten, gegen Garagen (auch beheizte), Durchfahrten (auch verschließbare) und belüftete Kriechkellera

11.1

11 11.2

a

2

Decken (auch Dächer), die Aufenthaltsräume gegen die Außenluft abgrenzen.

nach oben, z.B. Dächer nach DIN 18530, Dächer und Decken unter Terrassen; Umkehrdächer nach 5.3.3. Für Umkehrdächer ist der berechnete Wärmedurchgangskoeffizient U nach DIN EN ISO 6946 mit den Korrekturwerten nach Tabelle 4 um ∆U zu berechnen.

erhöhter Wärmedurchlasswiderstand wegen Fußkälte

0,90

1,75

1,2

78

2 Forderungen des Wärmeschutzes

Heute bietet die Industrie Chemieprodukte an [363], die bei Schichtkonstruktionen der fehlenden Sorptionsfähigkeit und der gefährlichen Diffusionsdichtheit automatisch zu Tauwasserbildungen führen. Um aber nun den Wünschen der Industrie zu entsprechen, mussten „neue Erkenntnisse“ her, muss die DIN 4108-2 „technisch weiterentwickelt“ werden. Die Auffassung von der Notwendigkeit einer trockenen Konstruktion wurde korrigiert. Jetzt darf im Winter Tauwasser austreten, wenn dieses im Sommer wieder ausdiffundiert. Die Forderung nach einer absoluten Trockenheit der Konstruktion wurde umgedeutet in eine relative Trockenheit in Form einer jährlichen Bilanz. „Lasst doch die Konstruktion im Winter feucht werden, Hauptsache ist, dass sie im Sommer wieder austrocknet“ [363]. Kondens- und Tauwasser im/am Bauteil sind deshalb gemäß DIN 4108-2 jetzt „Stand der DIN“, jedoch nicht „Stand der Technik“, denn feuchte Konstruktionen dürfen nicht zum Standard werden. Trockene Konstruktionen sind im Winter und nicht im Sommer wichtig [363]. Von Hochschulen und Interessengruppen wird immer wieder die Lehrmeinung vorgebracht, dass verbesserte Wärmedurchgangskoeffizienten automatisch zur Energieeinsparung führen. Da man bessere Wärmedurchgangskoeffizienten im Wesentlichen durch zusätzliche Dämmung erreicht, werden Dämmstoffdicken bis 20 cm und mehr empfohlen. Dämmen wird häufig als der einzige Weg gepriesen. Dazu ist grundsätzlich zu sagen, dass die Effizienzschwelle jeder Dämmung ein Optimum darstellt, das nicht überschritten werden sollte. Jenseits der Effizienzschwelle entsteht Unwirtschaftlichkeit. Diese Schwelle liegt bei Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,3 bis 0,6 W/(m²K), je nach energetischer Belastung und Dämm-Material. Dies bedeutet, dass Dämmstoffdicken über 8 cm in der Regel nicht zu empfehlen sind. Neben der bauphysikalischen Lehrmeinung gibt es die alternative Auffassung, wonach der Wärmehaushalt durch natürliche Maßnahmen reguliert werden sollte. Danach wäre Dämmen eine unnatürliche Zwangsmaßnahme. Solche Meinungen sind unpopulär. Sie basieren u.a. auf der Gefahr der Durchfeuchtung – und damit Wirkungslosigkeit aller Dämmstoffe und den vermuteten Gesundheitsschäden von Fasern und Kunststoffen. Anders als bei Neubauten, sind bei Sanierungen Dämmschichten unerlässlich. Hier ist aber Vorsicht geboten. Wer z. B. alte Fenster durch neue mit sehr guter Dämmung ersetzt, kann eine Verlagerung der Wärmeströme innerhalb des Gebäudes erleben. Die schwächste Stelle ist nach der Sanierung nicht mehr das Fenster, sondern die Außenwand, wo sich schnell Schimmel bildet. Mit der Dämmung soll in der Regel der Wärmedurchgang von innen nach außen gemindert werden. Bei Altbauten kann man die Dämmung aber meist nur innen oder außen anbringen. Als äußere Dämmung haben sich verschie-

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

79

dene Wärmedämm-Verbundsysteme durchgesetzt. Sie haben den Vorteil, die gesamte Konstruktion zu schützen. Innere Dämmungen sind einfach auszuführen, sie können aber Wärmebrücken der tragenden Konstruktionen nicht ausschließen. Außerdem findet keine Wärmespeicherung mehr statt. Im Gegensatz zum Mauerwerk müssen Sandwich- und Leichtfassaden hochgedämmt werden. Die Lage der Dämmung in der Mitte ist meist machbar [226]. Nach DIN V 4108-6 ist bei Einbau einer Fußbodenheizung der zusätzliche Transmissions-Wärmeverlust einer Flächenheizung ∆HT, FH an die Außenluft, das Erdreich oder an unbeheizte Räume gesondert zu ermitteln. Bei der Verwendung von Flächenheizungen mit Wasser als Wärmeträger (Fußbodenheizung) wird zwischen Heizfläche und konstruktiven Bauteilen gedämmt. Für den Fußbodenaufbau bei Warmwasser-Fußbodenheizungen gilt DIN EN 1264-4 „Fußbodenheizung. Systeme und Komponenten. Teil 4: Installation“. Nach einer Richtlinie des Bundesverbandes Flächenheizungen e.V. in Hagen/Westf. „Installation von Flächenheizungen bei der Modernisierung von bestehenden Gebäuden. Anforderungen und Hinweise (Mai 2002)“ kann der Fußbodenaufbau für Kellerdecken, Decken gegen unbeheizte Räume oder in Abständen beheizte Räume, für Decken gegen Erdreich oder Außenluft unter Einhaltung des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 Tabelle 3 jetzt in geringerer Höhe ausgeführt werden, als bisher. Die Anforderungen der WSVO ‘95 gelten nicht mehr für Bauanträge nach dem 31. Januar 2002. Dies führt nach DIN EN 1264-4 Tabelle 1 bei Einbau einer Fußbodenheizung im Neubau mit normalen Innentemperaturen auf „Decken gegen unbeheizte oder in Abständen beheizte darunterliegende Räume oder direkt auf dem Erdreich oder beim Einbau auf Decken gegen Außenluft (Auslegungsaußentemperatur ≥ 0°C)“ zu einer Mindest-Dämmschicht von Rges = 1,25 m²K/W. Dieser Wert entspricht einer 5 cm dicken Dämmschichtdicke der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040. Hierbei berücksichtigt bereits die Systemdämmschicht den größten Teil. Der evtl. notwendige Rest muss eine darunterliegende Zusatzdämmung übernehmen. Der bisherige Wert von k = 0,35 W/(m²K) aus der WSVO ‘95 entfällt. Darüber hinaus ist beim Einbau auf Decken gegen Außenluft ( -5°C < θe > - 15°C) ein Wärmeleitwiderstand von Rges = 2,0 m²K/W erforderlich, das entspricht etwa 8 cm Dämmstoffdicke. Es zeigt sich, dass der zusätzliche Wärmeverlust einer Flächenheizung bei ausreichender Dämmung (ab einer Dämmstoffdicke von 8 cm, bei einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ = 0,04 W/(mK)) äußerst gering ist. Der Anteil der zusätzlichen Wärmeverluste am Gesamtwärmeverlust liegt unter 2%. Das liegt unterhalb üblicher Genauigkeiten für Rechnung und Messung. Bei einer Dämmung von mindestens 8 cm sind daher ohne geson-

80

2 Forderungen des Wärmeschutzes

derte Ermittlung des zusätzlichen spezifischen Transmissionswärmeverlustes ∆HT, FH die Nachweise zur EnEV ausreichend geführt. Es empfiehlt sich grundsätzlich die Absprache mit dem Hersteller des Flächenheizungssystems, da im Markt unterschiedliche Qualitäten angeboten werden und die Dämmschichtdicken variieren können. Bei Einbau in Neubauten mit niedriger Innentemperatur muss die Dämmschicht so ausgeführt werden, dass der zulässige Höchstwert des Transmissionswärmeverlustes nach der EnEV, unter Anwendung der DIN V 4108-6 nicht überschritten wird. Bei Betriebsgebäuden kann aus Gründen der Nutzung in vielen Fällen eine zusätzliche Dämmung des Fußbodens bei nicht unterkellerten Gebäudeteilen nicht oder nur unter erheblichen Einschränkungen vorgenommen werden. Müssen große Lasten über den Fußboden getragen werden, ist eine zusätzliche Dämmung des Fußbodens nachteilig, oder nicht möglich. Desweiteren wird in Betriebsgebäuden ein nicht gedämmter, erdreichberührter Fußboden vielfach bei sommerlichen Bedingungen oder großen internen Wärmelasten zur vorübergehenden Einspeicherung der im Gebäude auftretenden Fremdwärme herangezogen. DIN EN 1264-4 trägt diesen Gesichtspunkten insofern Rechnung, als sie für den unteren Gebäudeabschluss (Fußboden und ggf. vorhandene Wandflächenanteile bei einem gegenüber der Erdoberfläche tieferliegenden Fußboden) in Abhängigkeit von der Gebäudegrundfläche (in senkrechter Projektion) Reduktionsfaktoren angibt, die näherungsweise die temperaturregulierenden Eigenschaften der Bodenschichten unter dem Gebäude erfassen. Diese Vorschrift kann demnach nur für nicht unterkellerte Gebäude oder Gebäudeteile angewandt werden. Die Reduktionsfaktoren werden in Abhängigkeit von der Gebäudegrundfläche angesetzt, abhängig von einem effektiven Wärmedurchgangskoeffizienten. Der Reduktionsfaktor erfasst die infolge des Aufheizens des Erdkörpers unter dem Gebäude auftretenden unterschiedlichen Temperaturdifferenzen durch flächenabhängige Reduktionsfaktoren. Der Wärmedurchgangskoeffizient des Fußbodens ist dagegen unabhängig von den zwischen dem Gebäudeinnern und den Bodenschichten unter dem Fußboden maßgebenden Temperaturdifferenzen festgelegt. Die Regelung in DIN EN 1264-4 behandelt Bodenplatten, die nicht im Grundwasser liegen. Der Wärmedurchgangskoeffizient U von Fußböden gegen Erdreich braucht nicht höher als 2,0 W/(m²K) angesetzt werden. Hierdurch werden die Nachweise im Einzelfall erleichtert, da dieser Wert als Rechenwert in der Regel benutzt werden kann. Die Berechnung erfolgt unter Berücksichtigung mittlerer Boden- und Grundwasserverhältnisse. Bei großen Grundflächen hat eine eingebaute Wärmedämmung des Fußbodens nur noch einen untergeordneten Einfluss auf den effektiven Wärmedurchgangskoeffizienten.

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

81

Wird bei Gebäuden für normale Innentemperaturen der Fußboden gedämmt, so sind für den unteren Gebäudeabschluss Wärmedurchgangskoeffizienten von ≈ 0,4 W/(m²K) erforderlich. Nach Untersuchungen nimmt bei Gebäude-Grundflächen von 1500 m² der effektive Wärmedurchgangskoeffizient nicht gedämmter Fußböden die Werte relativ gut gedämmter an. Besonders gut gedämmte Fußböden weisen eine nur noch geringe Abhängigkeit von der Gebäudegrundfläche auf. Diese Zusammenhänge begründen die ergänzende Regelung, nach welcher der Reduktionsfaktor mit fG = 0,5 nach DIN V 4701-10 bei gedämmten Fußböden anzusetzen ist [263]. Für den Einbau einer Wandflächenheizung im Neubau wird in der EnEV kein explizierter Wert angegeben. Bei der Berechnung des zulässigen Höchstwertes des Transmissionswärmeverlustes nach der EnEV ist ebenfalls die Anwendung der DIN V 4108-6 verbindlich. Um bei Betonbauten einen U-Wert von 0,5 W/(m²K) zu erreichen, ergeben sich folgende Lösungsansätze: − Haufwerksporiger Beton mit 50 cm Dicke und einer Dämmung von 7 cm ergibt einen U-Wert von 0,475 W/(m²K). − Normalbeton mit 15 cm Dicke und 8 cm Dämmung bringt einen U-Wert von 0,45 W/(m²K). − Dagegen kommt ein Leichtbeton mit einer Dichte von 600 kg/m³ schon mit 2 cm Dämmung aus, um einen U-Wert von 0,50 W/(m²K) zu erreichen, wenn er 30 cm dick ist. − Und ganz ohne zusätzliche Dämmung erreicht ein 40 cm dicker Leichtbeton mit einer Dichte von 600 kg/m³ den U-Wert von 0,5 W/(m²K).

Im Bereich des Daches kann entweder eine Zwischensparrendämmung mit Klemmfilzen und einer Dämmschichtdicke von 22 cm bei der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040 eingesetzt werden, um den geforderten U-Wert von 0,22 W/(m²K) einzuhalten, oder eine reine Übersparrendämmung mit einer Dämmschichtdicke von 18 cm sowie eine Kombination von 16 cm Zwischen- mit 5 cm Untersparrendämmung [160]. Etwas stärker eingeschränkt im Hinblick auf konstruktive Lösungen ist der Planer bei der Einhaltung des U-Wertes von 0,35 W/(m²K) für die Decke gegen unbeheizte Keller. Um hier nicht in Konflikt mit der Forderung nach einer Mindestgeschosshöhe von 2,45 m zu geraten, empfiehlt es sich, die notwendige Wärmedämmung von 10 cm der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 035 teils oberhalb der Decke, teils unterhalb der Decke anzuordnen, und zwar z.B. in einer Kombination einer Estrich-Dämmplatte des Anwendungstyps T nach DIN 18165-2 in 25/20 mm Dicke unter dem Estrich und einer Deckenplatte in 8 cm an der Unterseite. Bei beheizten Kellern gilt die oben angege-

82

2 Forderungen des Wärmeschutzes

bene Anforderung für die Kellerwände und die Bodenplatte. Als Lösung bietet sich eine Perimeterdämmung aus 10 cm extrudiertem Polystyrol für die Wände an. Beim Kellerboden ist eine Kombination aus einer Trittschalldämmplatte in 25/20 mm und einer extrudierten Polystyrolhartschaumplatte möglich, die in 7 cm Dicke oberhalb oder unterhalb der Bodenplatte verlegt werden kann. Im Gegensatz zur bisherigen DIN 4108 wird die Außenwand in der neuen DIN 4108-2 getrennt vom Fenster betrachtet. Die Anforderungen an den UWert von 0,5 W/(m²K) gilt automatisch als erfüllt bei 36,5 cm Mauerwerk mit einem Baustoff der Wärmeleitfähigkeit 0,21 W/(mK). Diese Sonderregelung bedeutet, dass bei kleinen Wohngebäuden im Neubau teilweise schlechtere Werte als bei der Sanierung im Altbau eingehalten werden müssen, was im Widerspruch zum Ziel der CO2-Reduktion steht. Es ist daher anzuraten, schlanke Konstruktionen mit einem U-Wert von 0,4 W/(m²K) zu wählen, mit denen eine bessere Ausnutzung des knappen, teuren Baugrundes möglich ist und eine Kompensation für Verlust über nicht vollständig vermeidbare Wärmebrücken möglich ist. Als Konstruktionen bieten sich z.B. 17,5 cm Kalksandsteinmauerwerk mit 8 cm Wärmedämmverbundsystem oder mit hinterlüfteter Bekleidung und 8 cm Fassadendämmplatten an [160]. Umfangreiche Berechnungen nach der EnEV führen dazu, dass nach wie vor einschalige Außenwände von 30 cm oder 36,5 cm dickem Mauerwerk eingesetzt werden können. Bei mehrschichtigen Außenwänden muss die Dämmschicht zwischen 6 cm und 10 cm dick sein [167]. Bei der Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes R bei Bauteilen mit Abdichtungen werden nur die raumseitigen Schichten bis zur Bauwerksabdichtung bzw. der Dachabdichtung berücksichtigt. Ausgenommen sind Wärmedämmungssysteme als Perimeterdämmung unter Anwendung von Dämmstoffplatten nach DIN 18164-1 und DIN V 4108-4 sowie DIN 18174, wenn die Perimeterdämmung nicht ständig im Grundwasser liegt. Lang anhaltendes Stauwasser oder drückendes Wasser ist im Bereich der Dämmschicht zu vermeiden. DIN 4108-2 Kap. 5.3.3 gibt Verlegehinweise. Ausgenommen sind Wärmedämmsysteme als Umkehrdach unter Verwendung von Dämmstoffplatten nach DIN 18164-1 und DIN V 4108-4, die mit einer Kiesschicht oder mit einem Betonplattenbelag, z.B. Gehwegplatten, in Kiesbettung oder auf Abstandshaltern abgedeckt sind. DIN 4108-2 Kap. 5.3.3 gibt Verlegehinweise. Bei der Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten eines Umkehrdaches ist der errechnete U-Wert um einen Betrag ∆U nach DIN 4108-2 Tabelle 4 zu erhöhen.

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

83

Außen liegende Fenster und Türen von beheizten Räumen sind mindestens mit Isolier- oder Doppelverglasung auszuführen. Details zu Rollladenkästen mit Skizzen enthält DIN 4108-2. Mindestwärmedurchlasswiderstand für Rollladenkästen R = 1,0 m²K/W, für Rollladendeckel R = 0,55 m²K/W. An der Schnittstelle zwischen Rollladenkasten und Baukörper (oben und seitlich) ist der Temperaturfaktor RSi > 0,70 einzuhalten. Das gilt auch an der Schnittstelle Rollladenkasten zum oberen Fensterprofil und an der Schnittstelle zwischen Fensterelement inkl. Vorsatzkasten und Baukörper. Winkel von Außenbauteilen mit gleichartigem Aufbau mit Anforderungen nach DIN 4108-2 Tabelle 3 und nach DIN 4108 Beiblatt 2 bedürfen keines besonderen Nachweises für Schimmelpilzbildung als Funktion raumseitiger Oberflächentemperaturen. Bei abweichenden Konstruktionen muss der Temperaturfaktor an der ungünstigsten Stelle die Mindestanforderung fRsi ≥ 0,70 erfüllen, d.h. eine raumseitige Oberflächentemperatur von ϑi ≥ 12,6°C einhalten. Temperaturfaktor (dimensionslose Verhältniszahl) nach DIN EN ISO 10211-2: ϑ − ϑe fRsi = si ϑi − ϑe ϑsi = fRsi · (ϑi - ϑe) + ϑe Worin bedeuten: ϑsi . . . die raumseitige Oberflächentemperatur in °C ϑi . . . die Innenlufttemperatur in °C ϑe . . . die Außenlufttemperatur in °C Die Berechnung minimaler Oberflächentemperaturen von flächigen Bauteilen bzw. im Bereich von Wärmebrücken zur Vermeidung einer Schimmelpilzbildung erfolgt nach DIN EN 10211-1 bzw. -2 mit den Randbedingungen nach DIN 4108-2. Dabei liegen folgende Randbedingungen zugrunde: Raumseitige Oberflächentemperatur Innenlufttemperatur Relative Luftfeuchte innen Außenlufttemperatur Wärmeübergangswiderstand innen (beheizte Räume) wie vor, (unbeheizte Räume) Wärmeübergangswiderstand außen kritische zugrundegelegte Luftfeuchte für Schimmelpilzbildung auf der Bauteiloberfläche

ϑSi = 12,6°C ϑi = 20°C ϕi = 50% ϑe = -5°C Rsi = 0,25 m²K/W Rsi = 0,17 m²K/W Rse = 0,04 m²K/W ϕsi = 80%

2 Forderungen des Wärmeschutzes

84

Bild 2.01 erläutert die maximale relative Raumluftfeuchte in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur mit Berücksichtigung des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2.

Bild 2.01. Max. rel. Raumluftfeuchte in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur unter Berücksichtigung des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2.

Betrachtet man z.B. die Außenecke (Winkel) als einen besonders gefährdeten Bereich (geometrische Wärmebrücke), so gelangt man erst mit einer Außendämmung von d = 12 cm sicher aus dem gefährdeten Bereich heraus. Für Bauteile, die an das Erdreich oder an unbeheizte Kellerräume und Pufferzonen grenzen, ist von den in DIN 4108-2 Tabelle 5 angegebenen Randbedingungen auszugehen: Keller Erdreich Unbeheizte Pufferzone Unbeheizter Dachraum

θi = 10°C θi = 10°C θi = 10°C θi = -5°C

Bildet sich Schimmel, obwohl die Konstruktion höhere fRsi-Werte aufweist als 0,7, ist die Raumluftfeuchte und damit das Nutzerverhalten Schadensursache. Bei Werten unter 0,7 trägt die Konstruktion zumindest eine „Teilschuld“. Im Bereich von Fenstern und Fassadenteilen wird dieser Grenzwert häufig unterschritten. Hier wird sogar Tauwasserbildung toleriert.

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

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Zwischen den üblicherweise verwendeten Putzmaterialien gibt es hinsichtlich der Schimmelpilzbildung zwar einen Unterschied, der aber als schwach einzustufen ist. Anstriche und Tapeten können das Schimmelpilzwachstum fördern. Materialien unterhalb der obersten Beschichtung beeinflussen das Schimmelpilzwachstum nicht. Maßgebend ist die oberste Schicht (Anstrich, Tapete, Schmutzschicht usw.). Bei gleichbleibend hoher relativer Luftfeuchte an der Oberfläche erhöht sich das Schimmelpilzwachstum mit zunehmender Oberflächentemperatur drastisch. Organische Ablagerungen auf Baustoffoberflächen verstärken das Schimmelpilzwachstum in besonderer Weise. Bei starker Verschmutzung wird der Untergrund quasi wirkungslos. Die Verschmutzung bestimmt das Wachstum allein. Die Zeitdauer einer hohen Feuchtebelastung auf der Baustoffoberfläche ist von großem Einfluss. Bei verschmutzten Bauteiloberflächen reichen bereits kurze tägliche Feuchteperioden für das Schimmelpilzwachstum. Mindestanforderungen an den Sommerlichen Wärmeschutz regelt DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. Die bisherigen Regelungen zum Sommerlichen Wärmeschutz in den bauaufsichtlich eingeführten Normen hatten im wesentlichen empfehlenden Charakter. In Verbindung mit der EnEV muss nach DIN 4108-2 für den von sommerlicher Überhitzung am meisten gefährdeten Raum der Nachweis erbracht werden, dass der Sonneneintragskennwert der transparenten Bauteile einen Maximalwert nicht überschreitet. Mit dieser Maßnahme soll für Wohn- und ähnlich genutzte Gebäude im Sommer auf Anlagentechnik zur Kühlung verzichtet werden können. Um einen energiesparenden sommerlichen Wärmeschutz sicherzustellen, sind bei Gebäuden, deren Fensterflächenanteil f = 30% überschreitet, die Anforderungen an die Sonneneintragskennwerte oder die Kühlleistung nach EnEV § 3 Abs. (4) einzuhalten. Als höchstzulässige Sonneneintragswerte sind die in DIN 4108-2 Abschnitt 8 festgelegten Werte einzuhalten und nach dem dort genannten Verfahren zu bestimmen. Ein weiterer Hinweis in Ziffer 2.9 gilt den Gebäuden, bei denen durch die nutzungsbedingte Belastung eine Lüftung und Kühlung notwendig ist. Die Einhaltung der höchstzulässigen Sonneneintragswerte wird gekoppelt an Minimierung der Kühllast bezogen auf das zu kühlende Gebäudevolumen, fälschlicherweise in der EnEV bezeichnet als Kühlleistung [400].

2 Forderungen des Wärmeschutzes

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Für einen bezüglich sommerlicher Überhitzung zu untersuchenden Raum oder der Raumbereiche (Raumgruppen) ist der Sonneneintragskennwert S zu ermitteln: ¦ A W , j ⋅ g total, j S= AG

(

)

AW ist die solarwirksame Fensterfläche in m². Bei Räumen mit zwei oder mehr Fensterfronten ist es die Summe der Fensterflächen. Es gelten die Maße der lichten Rohbauöffnungen. AG ist die Nettogrundfläche des Raumes oder des Raumbereiches in m². Analysiert man besonders den Sonneneintragskennwert und eine Reihe von baulichen Randbedingungen und Bewertungsmöglichkeiten so zeigt sich, dass dieser Ansatz einige Probleme in sich birgt, deren Ursache darin liegt, dass vor allem das Gebäude, speziell die transparenten Außenbauteile und nicht auch die Nutzung betrachtet wird. Die bauklimatische Definition findet nur ungenügend Berücksichtigung. Der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung einschließlich des Sonnenschutzes kann vereinfacht wie folgt berechnet werden gtotal = g · Fc g ist der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung nach DIN EN 410 einschließlich Sonnenschutz. Fc der Abminderungsfaktor für die fest installierten Sonnenschutzvorrichtungen nach DIN 4108-2 Tabelle 8. Der Abminderungsfaktor für hinterlüftete Markisen mit 0,4 ist zu hoch angesetzt, wenn man von allgemein üblichen Stoffen mit geringem Transmissionsgrad ausgeht. Übliche dekorative Vorhänge gelten nicht als Sonnenschutzvorrichtung. Für Abdeckwinkel, die geringer sind als der in DIN 4108-2 geforderte Mindestabdeckwinkel, existiert keine quantitative Aussage zur tatsächlichen Verschattungswirkung. Damit zu Wohn- und ähnlichen Zwecken dienende Gebäude im Sommer möglichst ohne Anlagentechnik zur Kühlung auskommen und zumutbare Temperaturen nur selten überschritten werden, darf der raumbezogene Sonneneintragskennwert S den Höchstwert Smax nicht überschreiten. Liegt der Fensterflächenanteil fs unter den nachstehend angegebenen Grenzen, so kann auf einen Nachweis verzichtet werden:

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

87

Neigung der Fenster gegenüber der Horizontalen

Orientierung der Fenster

f

von 0° bis 60°

alle Orientierungen

f ≤ 15%

über 60° bis 90°

West über Süd bis Ost

f ≤ 20%

über 60° bis 90°

Nordost über Nord bis Nordwest

f ≤ 30%

Der Sonneneintragskennwert S darf nach DIN 4108-2 einen Höchstwert Smax nicht überschreiten, d.h. S0 ≤ Smax. Der Höchstwert Smax wird als Summe aus Basiswert S0 und allen zutreffenden Zuschlagswerten ∆Sx nach dem Bonus-Malus-Prinzip ermittelt. Für den Basiswert wird S0 = 0,12 angenommen nach folgenden Überlegungen: Behagliche Raumtemperaturen, d.h. ϑi < Grenz-Raumtemperatur zu 90% der Aufenthaltszeit, für Sommer-Klimaregion A: sommerkühle Gebiete ϑe, Monat, m ≤ 16,5°C (Mittelgebirgslagen, Küstenregionen der Nordsee) B: gemäßigte Gebiete 16,5°C < ϑe, Monat, m < 18°C (überwiegender Anteil am Gebiet der Bundesrepublik Deutschland) C: sommerheiße Gebiete ϑe, Monat, m ≥ 18°C (Flußniederungen, z.B. der Oberrheingraben)

Grenz-Raumtemperatur 25°C

26°C

27°C

Dann gilt für die Basiskennwerte S0 zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Sommer-Klimaregionen: S0 = 0,12. DIN 4108-2 enthält ein Bild mit den 15 Klimaregionen A bis C nach DIN V 4108-6. Der Grenzwert ist so gewählt, dass die Einhaltung behaglicher Verhältnisse ohne Installation einer Raumkühlung erreichbar ist. Nach Ergebnissen praktischer Untersuchungen nach DIN 4108-2 müsste der Basiskennwert betragen für die Klimaregion A: S0 = 0,18 B: S0 = 0,14 C: S0 = 0,10

2 Forderungen des Wärmeschutzes

88

Somit:

Smax = S0 + Σ∆Sx

Der Zuschlagswert ∆Sx ist DIN 4108-2 Tabelle 9 zu entnehmen je nach Gebäudelage und Gebäudebeschaffenheit. Beispiele (Negative Korrekturwerte, Maluspunkte, Positive Korrekturwerte, Pluspunkte): − Gebäude der Klimaregion A ∆Sx = 0 B ∆Sx = - 0,01 C ∆Sx = - 0,025 − Sonnenschutzverglasung mit g ≤ 0,4 ∆Sx = + 0,03 − erhöhte Nachtlüftung während der zweiten Nachthälfte n ≥ 1,5 h-1 leichte und sehr leichte Bauart ∆Sx = + 0,02 schwere Bauart ∆Sx = + 0,03 Die genannten Abschlagswerte erscheinen willkürlich und kaum konstruktiv nachvollziehbar bzw. sind für die Realisierung (z.B. Nachtlüftung mittels Fensterlüftung) z.T. realitätsfremd. Für leichte oder extrem leichte Bauarten, für hohen Fensteranteil und geneigte Fenster gibt es Minuspunkte, für Sonnenschutzverglasung, erhöhte Nachtlüftung und nord-orientierte Räume gibt es Pluspunkte. Bei der Ermittlung von Smax werden zusätzlich noch die wirksame Wärmespeicherfähigkeit der raumumschließenden Flächen sowie Lüftung, besonders in der zweiten Nachthälfte, berücksichtigt. Als Konsequenz für die bauliche Praxis ergibt sich, dass in Regionen mit einer Mitteltemperatur von über 18°C in den Sommermonaten Dachflächenfenster ohne wirksamen außenliegenden Sonnenschutz nicht mehr verwendet werden dürfen. Eine durchaus auch in städtebaulicher Hinsicht positive Beschränkung [356]. Durch die Berücksichtigung des Sonneneintragskennwertes der transparenten Bauteile als wesentlicher Kennwert für den sommerlichen Wärmeschutz wird auch die untergeordnete Bedeutung der in letzter Zeit häufiger in der Diskussion stehende Dämpfungsbeiträge der opaken Außenbauteile deutlich. Unzureichend werden die inneren Wärmebelastungen durch die Nutzung der Räume charakterisiert. Dies ist bedenklich, da durch die EnEV die äußeren Wärmebelastungen durch Transmission minimiert werden und somit in der Belastung der Räume die inneren Wärmebelastungen Größenordnungen erreichen, die nur ein mehrfaches (2 bis 4mal) so groß sein können, wie die äußere Wärmebelastung durch Transmission. Zur Reduzierung der äußeren Wärmebelastung durch transparente Bauteile wird zwar folgerichtig auf niedrige Gesamtenergiedurchlassgrade und effektive Sonnenschutzvorrichtungen orientiert [400].

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und Energieeinsparung

89

Die sich bei Überwärmung des Gebäudes einstellenden Temperaturen innerhalb eines Gebäudes können zwar relativ exakt quantifiziert werden und erlauben neben der Angabe von Maximal- oder Minimalwerten von Lufttemperaturen oder empfundenen Temperaturen auch Aussagen über die Häufigkeiten des Auftretens und Überschreitens einzelner Temperaturwerte. Im Rahmen von üblichen Planungsaufgaben sind derartige Berechnungen jedoch zu aufwendig und kostspielig. Deshalb ist zu fordern, dass die in DIN 4108-2 formulierten Forderungen zur Vermeidung unbehaglicher Temperaturen im Sommer detailliert werden, um wirklich nahezu alle in der Praxis auftretenden Fälle erfassen zu können und in die Energieeinsparverordnung aufgenommen werden. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass in möglichst vielen Fällen behagliche raumklimatische Verhältnisse auch im Sommer ohne Kälteanlagen sichergestellt werden können. Es wird jedoch immer Fälle geben, in denen auf eine solche Kühlung nicht verzichtet werden kann, besonders bei Gebäuden mit sehr hohen internen Wärmelasten. Der dann erforderliche Kühlkälte- bzw. Kühlenergiebedarf ist ebenfalls in die Bilanzierung einzubeziehen, so dass dann alle für die thermische und lichttechnische Konditionierung notwendigen Energieverbräuche erfasst werden. Im Verwaltungsbau kann die Versorgung der Räume mit Tageslicht zur zentralen Aufgabe werden. Im Allgemeinen führt es dazu, dass die für die Nutzung notwendige Beleuchtung eine Wärmebelastung darstellt, die in der gleichen Größenordnung liegt, wie die durch die Sonnenschutzmaßnahme erreichte Reduzierung. Die inneren Wärmebelastungen in Büroräumen werden neben der Beleuchtung vor allem durch technologische Einrichtungen (PC, Drucker usw.) und die Mindestbeleuchtungsstärke bei Bildschirmarbeitsplätzen bestimmt und sind keinesfalls mehr „besondere Fälle“. Die Forderungen in DIN 4108-2 an den sommerlichen Wärmeschutz sind deshalb so wichtig, weil einerseits die Energieeinsparverordnung auf die Einhaltung hierzu ausdrücklich hinweist und es andererseits für die Klimatechnik noch keine Aussagen z.B. Primärenergiefaktoren hinsichtlich des Energieverbrauchers gibt. Anscheinend sind aber die Angaben in DIN 4108-2 hierzu ohne Fach- und Sachkenntnis aus der Lüftungsbranche, der Bauklimatik, der Praxis sowie aus Regressansprüchen und Urteilen zum sommerlichen Klima gemacht worden. Die Einhaltung eines „mittleren Luftwechsels“ von n = 3 je Stunde, um die Überwärmung eines Raumes durch die Außenluft zu vermeiden, ist vielleicht und unter bestimmten Randbedingungen für Räume mit sehr geringer innerer Wärmelast zutreffend, z.B. mit 5 bis 6 W/m² allgemein für Wohngebäude und aus Untersuchungen ableitbar, kann aber nicht so ver-

90

2 Forderungen des Wärmeschutzes

allgemeinert werden. Die Berechnung eines optimalen Außenluftstromes kann jederzeit nachvollzogen werden und ist vor allem vom Sekundärspeicherverhalten eines Raumes abhängig. Nicht nachvollziehbar ist die Begrenzung des „mittleren Luftwechsels“ auf n = 0,3 je Stunde außerhalb der Nutzungszeit des Raumes bzw. bei gezielter Erhöhung auf n = 2,0 je Stunde, während in DIN 4108-2 sogar ein Abschlag bei der Berechnung für ∆Sx vorgegeben wurde und der Einfluss der „intensiven Nachtlüftung“ bei Außenluftwechsel von über 6 bis 10 je Stunde in Fachkreisen allgemein anerkannt wird.

2.5 Energiesparendes Bauen, Herausforderung für Architekten und Ingenieure Etwa 150 000 bis 200 000 Architekten und Ingenieure praktizieren in Deutschland und ca. 100 000 Studierende der beiden Disziplinen sitzen in rund 100 Hoch- und Fachhochschulen in den Startlöchern. In beiden Gruppen ist energiesparendes Bauen noch nicht zum integralen Bestandteil der Planungen geworden. Dafür gibt es zuhauf unkoordinierte Einzelaktionen. Einmal hier ein bisschen mehr Dämmen und dort einmal eine bessere Verglasung einsetzen, aus Billigkeitsgründen einen Standard-Heizkessel wählen, ganz schwache Kopfrechner leisten sich sogar eine solare Photovoltaikanlage, um Stromkosten zu sparen. Dabei hat man manchmal den Eindruck, das Lager dieser Architekten und Ingenieure sei in zwei Gruppen gespalten: In die „Gläubigen“, die sich nur von Umweltsorgen leiten lassen und kritiklos alles in Öko-Grün überpinseln. Und die „Zweifler“, die für jeden investierenden Energiespareuro einen Wirtschaftlichkeitsnachweis suchen, damit Amortisationszeiten von 1 bis 2 Jahren nicht überschritten werden. Was jedoch fehlt, sind ganzheitliche Betrachtungsweisen, die ein energiesparendes Gebäude als Optimum aus der integrativen Verknüpfung von planerischen, baulichen und wirtschaftlichen Aspekten sehen [387]. Diese Betrachtungsweise könnte sich jedoch schnell einbürgern, wenn Architekten und Ingenieure die Maßnahmen zum verstärkten Energieeinsparen von Planungsbeginn an als vorweggenommene Betriebskosten ansehen würden, denn während der gesamten Lebenszeit des Gebäudes – und nicht nur in den ersten Jahren – wird der Bauherr / Nutzer weniger Energie „einkaufen“ müssen [387]. Meist bleiben diese Maßnahmen kostenneutral, denn ein dicker gedämmtes Gebäude braucht eine kleinere Heizungsanlage. Wenn aber dennoch leicht erhöhte Baukosten auftreten sollten, so verursacht dies einen

2.5 Energiesparendes Bauen, Herausforderung für Architekten und Ingenieure

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Mehrwert, der sich in Form von geringeren Energiekosten auszahlt. Investoren könnten diesen Betrag auf die Kaltmiete aufschlagen, im günstigen Fall bleibt die Warmmiete für den Nutzer jedoch gleich, da die Betriebskosten geringer ausfallen. Bei steigenden Energiekosten sowie durch Einführung der Energieeinsparverordnung sieht die Sache aber gleich besser aus: Die Betriebskosteneinsparung wird von Jahr zu Jahr zunehmen. Gewinner sind dann die Gebäudenutzer und unsere Umwelt. Aber auch für den Architekten würde sich ein solcher Planungsansatz auszahlen. Da sein Honorar von den Kosten der reinen Baukonstruktion abhängt, würden z.B. energetische Verbesserungen der Gebäudehülle (gilt für Alt- und Neubau!) zu einem Anstieg seines Honorars führen. Dies geht allerdings auf Kosten des Heizungsplaners, da die Heizungsanlage kleiner wird und damit auch sein Honorar – jedoch nicht sein Arbeitsaufwand. Gewinner ist auch hier der Bauherr, da es sich in den meisten Fällen nur um eine Kostenverschiebung innerhalb des Baubudgets, aber nicht um eine Baukostenerhöhung handeln wird [387]. Ein Gebäude an sich braucht keine Energie, sondern nur die eingebaute Technik. Technik hilft also, Gebäude benutzbar, bewohnbar zu machen. Der Mythos Technik macht Architekten und Ingenieure allerdings glauben, dass jedes Gebäude in jeder Klimaregion baubar ist, denn mittels Technik und Energie lässt sich fast jede gewünschte Innenraumbedingung künstlich erzeugen. Als Folge entwickelte sich Technik zum Rettungsring der Architekten und Ingenieure, die weltweit jede Architektur- und Ingenieurmode und jeden High-Tech-Fassadengag ungestraft mitmachen können [387]. So ist es nicht verwunderlich, dass Schlagwörter wie „intelligente Fassaden“, „intelligente Gebäude“ oder gar „intelligente Städte“ locker aus Architektenmund sprudeln. Hier tun sich Sackgassen auf, aus denen nur intelligente Planungen von kompetenten Architekten und Ingenieuren führen können [387]. Eigentlich bedarf es keiner neuen Gesetze, Verordnungen und Vorschriften, sondern nur einer Marktanalyse. Und einer guten Vorbereitung auf diesen Zukunftsmarkt: Bessere Aus- und Fortbildung sind in Form einer konzentrierten Umwelt-Qualifizierung zwingend notwendig. Die Bauherren sind dank spitzer Bleistifte schon weiter und fragen immer öfter bei den Ingenieur- und Architektenkammern nach, ob die ihnen Experten für energiesparendes, umweltbewusstes Bauen nennen können. Handbücher mit Adressen von entsprechend erfahrenen Architekten, Planern, Produktherstellern, Baufirmen und Handwerkern sind deshalb begehrt [387].

92

2 Forderungen des Wärmeschutzes

Doch ohne Weiterqualifizierung auf breiter Ebene wird dies nicht gehen: Interdisziplinäre Planungsteams aus Architekten und Fachingenieuren müssen bereits im frühesten Planungsstadium (Vorentwurf) Energieeinsparkonzepte entwickeln und gemeinsam bis zur Ausführungsreife bringen, wie es die Honorarordnung für Architekten und Ingenieure im §15 schon seit vielen Jahren fordert. Die ab- und ausgrenzende Schubladenausbildung von Architekten und Fachplanern muss deshalb in interdisziplinären Studiengängen zusammengeführt werden. Denn noch wichtiger als eine langfristige Energiepolitik ist für den Dienstleistungsstandort Deutschland eine langfristige Ausbildungspolitik [387].

3 Energieeinsparverordnung – EnEV

Mit der Energieeinsparverordnung wird den Planern und Architekten zum ersten Mal in der Baugeschichte ein Instrument zur integralen Planung an die Hand gegeben, mit dem die Brücke zwischen kreativer Architektur, Bauphysik und Anlagentechnik geschlagen und jedes Gebäude damit zum architektonisch-technischen Gesamtwerk werden kann. Damit wird die Abstimmung von Bau- und Anlagentechnik immer wichtiger. Mit dem neuen Instrumentarium kommt jedoch auf die Architektenschaft eine gewaltige Herausforderung zu, die entscheidende Auswirkungen auf die bauliche Praxis in Planung und Bauausführung mit sich bringen. Die ganzheitliche Betrachtungsweise führt zu ökologisch und ökonomisch sinnvollen Ergebnissen. Mit der Einführung der EnEV muss schon in der Vorplanung eine erste energetische Optimierung erfolgen, da wesentlich mehr Parameter als bisher in den Nachweis eingehen. Einige Entscheidungen müssen erstmals getroffen werden, z.B. über die Planung einer luftdichten Hülle und die Durchführung einer Luftdichtheitsprüfung; andere Planungsentscheidungen sind vorzuziehen, etwa bezüglich der Energieversorgung, der Wärmeerzeugung, der Art der Wärmeverteilung und -übergabe. Dabei haben die Entscheidungen z.T. Auswirkungen auf den ganzen weiteren Planungsprozess bis zur Ausführung und Kontrolle. Mit Wirksamwerden der EnEV ergibt sich somit einerseits die Chance − eines frühzeitigen kritischen Umganges mit energierelevanten Entscheidungen und − der Nutzung des Nachweises als Planungsinstrument, andererseits aber auch das Risiko − dass bei späteren Umplanungen die EnEV nicht mehr berücksichtigt wird oder − die Nachweisführung auf einen späteren Zeitpunkt im Planungsablauf im Vergleich zur bisherigen Wärmeschutzverordnung (WSVO’95) verschoben wird.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Ziel soll es sein, eine wesentliche Reduzierung des Energiebedarfs zu erreichen, ohne unwirtschaftliche Anforderungen zu stellen. Zugleich sollen damit ohne zusätzliche staatliche Förderprogramme innovative Anlagentechniken gefördert werden. Die Einbeziehung der Anlagentechnik einerseits und die inzwischen in Deutschland eingeführten europäischen Methoden zur Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs (DIN EN 832) andererseits haben zu einer deutlichen Ausweitung des Berechnungsumfangs geführt, der erforderlich ist, den Nachweis nach der EnEV zu erbringen. Der Ingenieur der Technischen Gebäudeausrüstung möchte nicht mehr die bauphysikalische Unvollkommenheit der Gebäude durch große enorm energieverzehrende Anlagen gegen die Natur „kämpfend“ ausgleichen. Alleingänge von Bautechnikern und Anlagenbauern führen nicht zum Ziel, deshalb die Forderung nach „integraler Planung“. Die Reihenfolge Architekt, Innenarchitekt, Stadt- und Landschaftsplaner, Bauphysiker und Ingenieur des Technischen Ausbaus zeigt jedoch bewusst oder unbewusst den üblichen Planungsablauf. „Integrale Planung“ muss jedoch von Anfang an mit allen am Baugeschehen Beteiligten zeitgleicher, iterativer Prozess sein. Die „Verordnung über energiesparender Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden“ (Energieeinsparverordnung - EnEV) vom 16. November 2001 erschien am 21. November 2001 im Bundesgesetzblatt Teil I Nr. 59 und trat am 1. Februar 2002 in Kraft (Sie wurde am 7. März 2001 vom Bundeskabinett und mit Auflagen am 13. Juli 2001 vom Bundesrat verabschiedet. Parallel erfolgte die Notifikation in Brüssel). Bis Ende 2006 sind die Auswirkungen der Verordnung – besonders im Hinblick auf die angestrebten Energieeinsparungen und den Klimaschutz – vom Bundesbauministerium zu überprüfen. Dem Bundesrat soll hierzu dann vom Ministerium ein Bericht vorgelegt werden.

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen 3.1.1

Beitrag der Energieeinsparung zum Klimaschutz

Bereits in der Begründung zur Novelle der Wärmeschutzverordnung vom 16. August 1994, ist die Bundesregierung davon ausgegangen, dass für Neubauten vor Ende des Jahrzehnts eine weitere Anpassung des Anforderungsniveaus möglich sein wird, die zu zusätzlichen Verbrauchssenkungen von rd. 25 - 30% führt. Der Bundesrat hat seinerzeit eine entsprechende Verschärfung für Neubauten sowie ein Konzept zur Ausweitung ordnungsrechtlicher Vorschriften im Gebäudebestand in einer gesonderten Entschließung gefordert.

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

95

Entsprechend der genannten politischen Vorgabe geht die vorliegende Energieeinsparverordnung von einer energetischen Verbesserung der Gebäude von durchschnittlich etwa 30% aus. Allerdings ist wegen des Wechsels der Anforderungsmethodik eine Klarstellung erforderlich, worauf diese Prozentangabe bezogen ist. Das Anforderungsniveau der bisherigen Wärmeschutzverordnung wird durch eine mit steigendem Verhältnis der Oberfläche des Gebäudes zu seinem Volumen (A/Ve-Verhältnis) ansteigende Gerade dargestellt, Bild 3.01. An der Abhängigkeit der Anforderungen von diesem Verhältnis soll aus physikalischen Gründen auch künftig festgehalten werden. Wird bei den Gebäuden nach der bisherigen Wärmeschutzverordnung eine an den Anforderungen der geltenden Heizungsanlagen-Verordnung orientierte Zentralheizung zugrunde gelegt, ergibt sich als Jahres-Heizenergiebedarf gegenüber der Wärmeschutzverordnung geregelten JahresHeizwärmebedarf zunächst eine Verschiebung etwa um den Faktor 1,25 nach oben. Davon ausgehend wird das Anforderungsniveau der Energieeinsparverordnung durch eine Absenkung bzw. Verschärfung von durchschnittlich 30% definiert. Für den Bereich kleine Gebäude liegt diese etwa bei 25% und für große, kompakte Gebäude bei etwa 35%.

Bild 3.01. Vergleich der Anforderungsniveaus: 2./3. WärmeschutzV/ EnergiesparV.

Dieses verschärfte Anforderungsniveau muss aufgrund der Ermächtigungsgrundlagen im Energieeinsparungsgesetz sowohl nach dem Stand der Technik generell erfüllbar als auch wirtschaftlich vertretbar sein.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Damit wird eine weitere Stufe des Niedrigenergiehausstandards im Neubau eingeführt. Die Verfasser der Energieeinsparverordnung versprechen sich von ihrer Umsetzung ein deutliches Signal für mehr Umweltschutz im Gebäudebereich. Die Energieeinsparung bei der Wohnungsbeheizung und die Reduktion der heizungsbedingten Emissionen sind eine synergetische Aufgabe der Bautechnik (besonders der Fenster-/Glasbranche bzw. der Bau/Dämmstoffindustrie) und der Heizungstechnik. Jede der beiden Branchen verfügt noch über erhebliche Einsparreserven. Während anlagentechnische Maßnahmen – ausgenommen die Regelungstechnik – aber praktisch nur bei Vor-Ort-Emissionen ansetzen können, wirken bauliche Wärmeschutzmaßnahmen auf die Gesamtemissionen. Dies bedeutet, dass sie auch jene Emissionen reduzieren helfen, die in Großfeuerungsanlagen von Kraftwerken bei der Erzeugung des zu Heizzwecken verbrauchten Stroms der Fernwärme entstehen. Wärmeschutzmaßnahmen greifen deshalb umfassender. Dennoch sollten beide Bereiche, die Bau-/Dämmstoff- und Fenster-/Glasbranche einerseits und die Heizungsbranche andererseits, zusammen agieren. Eine effiziente und umweltschonende Raumerwärmung ist nämlich nur dann möglich, wenn die Anlagentechnik und der Wärmeschutz „stimmen“ und optimal aufeinander abgestimmt sind. Die Weiterentwicklung und Förderung beider Maßnahmengruppen ist eine volkswirtschaftlich notwendige Aufgabe, deren Ertrag sich langfristig im Schutz unserer Umwelt niederschlägt. Aus wissenschaftlicher Sicht wird sich dabei das künftige Interesse nicht so sehr auf die Analyse der Schadstoffquellen konzentrieren müssen, sondern mehr auf die „Senkenforschung“, d.h. auf jene Komponenten unseres Ökosystems, die erzeugte Schadstoffe wieder abbauen, bzw. erst gar nicht entstehen lassen. Die Energieeinsparung im häuslichen Bereich gehört zu letzteren [172]. Grundlage dieser Energieeinsparverordnung war eine Forschungsarbeit der Vereinigung der deutschen Zentralheizungswirtschaft (VdZ) unter dem Titel „Vom Wärmeschutz zur Energieeinsparung“ [320]. Die Studie kommt im Wechselspiel zwischen Wärmedämmung und Anlagentechnik zu drei wesentlichen Ergebnissen: 1. Die durch eine verstärkte Wärmedämmung erreichbaren Einspareffekte werden überbewertet. Die Untersuchung macht deutlich, dass die Verwendung hochwärmedämmender Bauteile zwar zwangsläufig zu einer Verbesserung der Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenwände, des Daches und der Fenster führt. Gleichzeitig stiegen aber Anzahl und Ausmaß der geometrischen oder konstruktiv bedingten Wärmebrücken. Deshalb müssen bei der Beurteilung des faktisch erreichbaren Wärme-

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

97

schutzes auch der eintretende Wärmebrücken-Verlust berücksichtigt werden. Die theoretisch erzielbare Erhöhung des Wärmeschutzes durch Senkung des Wärmedurchgangskoeffizienten wird daher bei praktisch allen Gebäuden nicht erreicht. Hierzu kommt, dass die Erhöhung der Dämmung zu einer dramatischen Veränderung der Innenraum-Situation im Sommer führen kann. Da der Transport der inneren Lasten durch die Wände nach außen wegen der gestiegenen Dämmwerte erschwert wird, würden sehr leicht unbehaglich hohe Temperaturen erreicht. Dies lässt den Kühlenergiebedarf ansteigen mit dem Ergebnis, dass auch bei Gebäuden, die seither ohne Kühlung ausgekommen sind, über den Einsatz von Kühlsystemen nachgedacht werden muss. 2. Zusätzliche Wärmedämmung führt zu steigenden Anforderungen an die Anlagentechnik. Nicht nur aus den vorstehend angegebenen Überlegungen zum Sommerbetrieb sind den Absichten, die Gebäudedichtigkeit weiter zu verbessern, hygienische und bauphysikalische Grenzen gesetzt. Schon in der bisherigen Wärmeschutzverordnung kann der aus gesundheitlichen Gründen erforderliche Mindestluftwechsel durch Fugenlüftung nicht immer erreicht werden. Die notwendige Luftrate kann einerseits konventionell durch Fensterlüftung mit allen nachteiligen energetischen Folgen oder andererseits durch maschinelle Lüftungsanlagen sichergestellt werden. Die Studie weist darauf hin, dass maschinelle Lüftungsanlagen beim gegenwärtigen Stand der Technik weder das Wirtschaftlichkeitsgebot für Energiesparmaßnahmen gem. Energieeinsparungsgesetz erfüllen, noch geeignet sind, einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung des CO2-Reduktionszieles der Bundesregierung zu leisten. Damit sich die kontrollierte Wohnungslüftung im Hinblick auf diese beiden Ziele durchsetzen kann, besteht erheblicher Handlungsbedarf sowohl bei den Herstellern der Komponenten als auch bei den Anlagenanbietern. Schließlich weist das Gutachten darauf hin, dass eine Erhöhung der Wärmedämmung auch eine Vergrößerung der Leistungszuschläge bei der Heizflächenauslegung oder eine kurzzeitige Erhöhung der Vorlauftemperatur zur Folge haben muss. Im Verein mit ständig steigenden Ansprüchen an die Regelungstechnik als Resultat des wachsenden Einflusses dynamischer Prozesse sind weitreichende Konsequenzen im Bereich der Anlagentechnik zu ziehen. 3. Die energetischen und finanziellen Einsparmöglichkeiten durch die heute verfügbare Anlagentechnik werden unterschätzt. Das Gutachten

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

kommt für ein beliebiges Reihenhaus zu dem Ergebnis, dass die Einsparung einer Kilowattstunde bei Wärmedämmung der Außenwand 0,75 EUR, hingegen bei Heizkesselaustausch nur 0,02 EUR kostet. Dieser Vergleich macht, unabhängig vom jeweiligen Ausgangszustand, „die eindeutigen wirtschaftlichen Vorteile der Anlagentechnik gegenüber Wärmedämmungsmaßnahmen“ deutlich. Umgekehrt gilt auch, dass der mit einer verstärkten Wärmedämmung verbundene Kostenanstieg sich nicht durch finanzielle Einsparung auf der Anlagenseite kompensieren lässt. Aus der Untersuchung konnten für die Energieeinsparverordnung wichtige Empfehlungen hergeleitet werden. Der wichtigste Hinweis ist die Forderung nach einer ganzheitlichen Betrachtung von bau- und anlagentechnischen Maßnahmen. Eine Bevorteilung des bautechnischen Energieeinsparpotentials, etwa durch Einführung eines Bonusverfahrens, erscheint vor allem im Gebäudebestand nicht angebracht. Weitere wichtige Empfehlungen der Studie sind im einzelnen [310]: – Die Bewertung des festzulegenden maximalen Endenergiebedarfs muss sich auf die verbrauchte Primärenergie beziehen; – die Einhaltung der im Energiepass angegebenen Werte muss in einer geeigneten Weise sichergestellt werden, entweder durch unmittelbare Kontrolle oder durch Einführung von Gütesiegeln; – Der Energiebedarf für Trinkwassererwärmung muss in die energetische Gesamtbilanz ebenso einbezogen werden, wie regenerative Energiequellen und Blockheizkraftwerke; – der sommerliche Temperaturgang in Gebäuden ist verstärkt zu berücksichtigen; – die Energieeinsparverordnung muss die frühzeitige Einbindung des Gebäudeplaners in den Entwurfsprozess sicherstellen, um ein neues Gebäude energetisch zu optimieren. Die neue Energieeinsparverordnung bietet dem Heizungsfachmann durch den konsequenten Einsatz moderner Heizungs-, Lüftungs- und Regelungstechnik im Neubaubereich beträchtliche Chancen zum ganzheitlichen technischen Gebäudeausrüster zu werden [174]. Einen Überblick über die unterschiedlichsten Aktivitäten und Förderschwerpunkte der letzten Jahrzehnte zur EnEV „im Haus, am Haus und ums Haus herum“ vermittelt Bild 3.02. Jedes Kästchen stellt einen entsprechenden thematischen Förderschwerpunkt dar, bei dem die Anzahl der geförderten Forschungsvorhaben und der damit verbundenen Mitteleinsatz

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

99

angegeben sind (überschläglich kann angenommen werden 2 DM ≈ 1 EURO). In der zeitlichen Auflösung ergibt sich über die Jahre erstreckt für jede der in den Kästchen benannten Technologie ein Lerneffekt zur EnEV.

Bild 3.02. Überblick über die unterschiedlichsten Aktivitäten und Förderschwerpunkte in den Bundesministerien für Bildung und Forschung und für Wirtschaft und Technologie in den vergangenen Jahrzehnten.

Eine wesentliche Weichenstellung der Energieeinsparverordnung ist die vorgesehene Umstellung der Anforderungen an Neubauten vom JahresHeizwärmebedarf auf den Jahres-Primärenergiebedarf des Gebäudes. Der Ausnutzungsgrad der für Heizung und Warmwasserversorgung benötigten Energie soll gesteigert, der Energiebedarf im Gebäudebereich reduziert und damit letztlich auch der Ausstoß des Treibhausgases CO2 verringert werden. Die Ausrichtung der Anforderungen auf den Primärenergiebedarf des Gebäudes trägt dem Umstand Rechnung, dass die Bauherren mit ihrer Entscheidung für eine bestimmte Gebäude- und Anlagenkonfiguration eine langfristige Weichenstellung für den mit den beheizten Gebäuden verbundenen Energieverbrauch vornehmen; in der vorliegenden neuen Bewertungsregel für die Anlagentechnik (DIN V 4701-10) wird der Primärenergiebedarf demzufolge als Eigenschaft der jeweiligen technischen Lösung beschrieben. Im Rahmen der erforderlichen Energiebedarfsrechnung wer-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

den daher entsprechend den Regeln der Technik (EnEV §15) auch physikalisch-technisch begründete Primärenergiefaktoren für die verschiedenen Heizungssysteme berücksichtigt. Diese Rechenfaktoren beziehen auch die unterschiedlichen Gegebenheiten der sogen. Vorkette, also der Förderung, Aufbereitung, Umwandlung, des Transports und der Verteilung der verschiedenen Energieträger ein. Auf die teilweise sehr hohen Energieverluste auf dem Weg zum Verbraucher hat die Bundesregierung schon im Jahr 1976 in der Begründung zum Regierungsentwurf zum Energieeinsparungsgesetz (EnEG) hingewiesen. Je nach dem gewählten Beheizungssystem und der Art der Warmwasserversorgung kann der Primärenergiebedarf der Gebäude für den gleichen Bedarf an Nutzenergie allein bei den herkömmlichen Heizsystemen auf Basis von Öl, Gas und Strom und Fernwärme um mehr als den Faktor 3 differieren. Deutlich unterscheiden sich z.B. auch der dem elektrischen Verbundnetz entnommene Strom einerseits und die aus erneuerbaren Energiequellen gewonnene Energie andererseits im Hinblick auf ihren Bedarf an Primärenergie. Der Bauherr trifft mit seiner Entscheidung für die Installation eines bestimmten Wärmeerzeugers auch eine Entscheidung für die Nutzung eines bestimmten Energieträgers, die zwangsläufig Konsequenzen sowohl bezüglich der vorgelagerten Schritte der Energieversorgung als auch des volkswirtschaftlichen Gesamtenergiebedarfs zeitigt. Entscheidet er sich z.B. für einen Heizkessel, so kann er damit Wärme aus Erdgas oder Heizöl erzeugen, nicht aber Fernwärme beziehen. Er kann also grundsätzlich frei auswählen, welcher Primärenergieaufwandsfaktor in seiner Bedarfsrechnung zu berücksichtigen sein wird. Die Orientierung am Primärenergiebedarf des Gebäudes ist im Hinblick auf das Ziel des Energieeinsparungsgesetzes und auch dieser Verordnung geboten. Sie vermeidet zugleich eine das Ziel des Gesetzes in sein Gegenteil verkehrende Gleichbehandlung ungleich gelagerter Sachverhalte sowie eine Ungleichbehandlung gleichartiger Sachverhalte. So ist z.B. die Erzeugung von Heizwärme in einem Heizwerk außerhalb des Gebäudes dem Prozess in einem Heizkessel innerhalb des Gebäudes vergleichbar. Der an der Gebäudegrenze auftretende Endenergiebedarf ist in beiden Fällen bei ansonsten gleichen Verhältnissen aber deutlich verschieden. Würde sich die Verordnung statt an dem Primärenergiebedarf an dem Endenergiebedarf orientieren, hätte dies eine nicht begründbare Ungleichbehandlung durch Besserstellung von Anlagensystemen mit einem sehr hohen Primärenergiebedarf gegenüber solchen mit einem erheblich niedrigeren Primärenergiebedarf zur Folge, allein deshalb weil bei manchen Systemen der Großteil der Energieverluste in den Vorketten auf dem Weg zum Verbraucher und nicht im Gebäude

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

101

selbst anfällt. Die Entscheidung für ein System, bei dem die Verluste außerhalb des Gebäudes besonders hoch ausfallen, hätte für den Bauherren sogar den wirtschaftlichen Vorteil, eine weniger anspruchsvolle Wärmedämmung ausführen zu müssen; sie würde den ohnehin schon hohen Primärenergiebedarf noch weiter erhöhen und dem Gesetzesziel der Energieeinsparung deutlich zuwiderlaufen. Diesen Konsequenzen kann nur mit der Orientierung am Primärenergiebedarf des Gebäudes begegnet werden, die eine sachlich gebotene Gleichbehandlung des Bauherren unabhängig von ihrer Entscheidung für eine bestimmte Art der Wärmebereitstellung gewährleistet. Im Interesse einer wirksamen Umsetzung des Energiesparzieles der §§1 und 2 Energieeinsparverordnung sollen deshalb die je nach Energieträger unterschiedlich großen Energieverluste innerhalb des Gebäudes und in der Vorkette außerhalb des Gebäudes bei der Bemessung des künftigen, wirtschaftlich vertretbaren Gesamtanforderungsniveaus (§5 Energieeinsparverordnung) berücksichtigt werden. Erst diese Differenzierung ermöglicht die gebotene wirtschaftliche Gleichbehandlung. Die technische Grundlage stellt die deutsche Vornorm DIN V 4701-10 bereit. 3.1.2

Verschärfung der Anforderungen im Neubau

Die Energieeinsparverordnung stellt unterschiedliche Anforderungen an Neubauten und an bestehende Gebäude. Für den Neubaubereich (Bild 3.03) orientiert sich das Anforderungsniveau an einem Zielwert für die Senkung des Energiebedarfs gegenüber der WSVO ‘95 um im Mittel 30%. Dies entspricht auch einer Entschließung, die der Bundesrat bei der Zustimmung zur Wärmeschutzverordnung gefasst hat. Mit Rücksicht auf das Wirtschaftlichkeitsgebot des §5 Energieeinsparungsgesetzes muss bei der Verschärfung der Anforderungen differenziert werden. Gutachterliche Untersuchungen zufolge ist der wirtschaftliche Spielraum für die Verschärfung der Anforderungen an Neubauten bei kleinen, freistehenden Gebäuden – also den klassischen Einfamilienhäusern – deutlich geringer als bei großen, kompakten Gebäuden. Im Bereich der Einfamilienhäuser können auf dieser Grundlage die Anforderungen nur um etwas mehr als 25% verschärft werden, während die Anhebung bei großen, kompakten Gebäuden mit etwa 35% zu beziffern ist.

102

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.03. Übersicht über die Anforderungen der EnEV im Neubau.

Um diesen Erkenntnissen Rechnung zu tragen, soll an dem bewährten Konzept der Wärmeschutzverordnung festgehalten werden, die Anforderungen in Abhängigkeit vom Verhältnis der wärmeübertragenden Umfassungsfläche des Gebäudes zu seinem Volumen zu bemessen. Bei den Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen, also in Betriebsgebäuden, erfolgte keine methodische Änderung des Berechnungsverfahrens, jedoch eine Ausweitung des Geltungsbereiches auf ausgewählte Gebäude, die bislang trotz der Praxis niedriger Innentemperaturen den Gebäuden mit normalen Innentemperaturen zugerechnet wurden. 3.1.3

Integration von Wärmeschutz und Anlagentechnik

Bei einer weiteren Verschärfung der energetischen Anforderungen gewinnt das Zusammenspiel zwischen dem Gebäude und seiner Anlagentechnik zunehmend an Bedeutung. Da mittlerweile geeignete technische Regeln vorliegen (in der EnEV keine technischen Fixierungen, sondern Verweis auf technische Regelwerke), kann die Verordnung im Neubaubereich auf eine ganzheitliche Betrachtung von Gebäude und Anlagentechnik ausgerichtet werden. Die Handlungsfreiheit von Bauherren und Planern wird mit dieser Betrachtungsweise – anders als bei Einzelanforderungen – kaum eingeschränkt.

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

103

Ferner ist die Berücksichtigung der Anlagentechnik im Hinblick auf das Wirtschaftlichkeitsgebot des Energieeinsparungsgesetzes sinnvoll, weil eine übergreifende, an das Gebäude als Ganzes gerichtete, energiebezogene Anforderung in der Regel einfacher und wirtschaftlicher zu erfüllen ist als Einzelanforderungen auf entsprechendem Niveau. Schließlich werden so die Gestaltungsspielräume des Planers nicht unnötig eingeengt. Bei neuen Wohngebäuden soll auch der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung in die Berechnungen einfließen. Dabei soll der spezifische Warmwasserbedarf in einer Höhe eingehen, die in einer breit angelegten Untersuchung des Warmwasserverbrauchs in Wohngebäuden ermittelt worden ist. Für Nicht-Wohngebäude soll von der Einbeziehung des Energiebedarfs für die Warmwasserversorgung abgesehen werden. Soweit in diesen Gebäuden überhaupt in nennenswertem Umfang Warmwasser bereitgestellt wird, ist diese stark von der Gebäudenutzung abhängig. Er entzieht sich damit einer typisierenden normativen Regelung. Die Planung neuer Gebäude- und Energiesysteme erfordert zukünftig das Zusammenarbeiten von Architekt, Bau- und Versorgungsingenieur und ihre Abhängigkeiten in allen Planungsphasen. An die Stelle der bisher üblichen „seriellen“ oder „additiven“ Planung, die primär auf die Architektur und Funktionalität eines Gebäudes zielt, muss zukünftig die integrierte Planung treten. Rechnergestützte Verfahren können dabei dem Fachmann die Arbeit erleichtern, allerdings ist das umfangreiche Fachwissen auch zukünftig durch nichts zu ersetzen [218]. Diese Funktion übernimmt auf der „Bauseite“ DIN V 4108-6, die als nationale Berechnungsnorm für die in Bezug zu nehmenden europäischen Normen ist. Das Nachweisverfahren kann in einem „Baupfad“ nach DIN V 4108-6 und einem „Anlagenpfad“ nach DIN V 4701-10 getrennt werden. Beide Seiten kommunizieren eng miteinander. Dieses Vorgehen führt dazu, dass bereits in frühen Planungsphasen eine enge Abstimmung von baulichem Wärmeschutz und Anlagentechnik notwendig wird. Im Nachweisverfahren werden auf beiden Seiten ausführliche und vereinfachte Verfahren angeboten. Die Ergebnisse aller Verfahren werden für den öffentlichrechtlichen Nachweis anerkannt, vgl. Bild 3.04.

104

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.04. Zur Verfügung stehende Rechenverfahren.

3.1.4

Vereinfachtes Nachweisverfahren bei Wohngebäuden

Eine anspruchsvolle und flexiblere Lösung, die auch die Erstellung aussagekräftiger Energiebedarfsausweise ermöglicht, soll das bisher in der Wärmeschutzverordnung enthaltene, sogen. Bauteilverfahren für bestimmte Wohngebäude ablösen. Das heißt insbesondere, dass auch Wohngebäude künftig grundsätzlich die gleichen Anforderungen zu erfüllen haben wie andere Gebäude mit normalen Innentemperaturen, also besonders die Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs. Allerdings sind auch in dieser Verordnung für Wohngebäude im anzuwendenden Rechen- bzw. Nachweisverfahren weiterhin angemessene Vereinfachungen vorgesehen. Wohngebäude stellen das größte von der Verordnung betroffene Bauvolumen dar. Sie werden zumeist mit deutlich geringerer Planungstiefe errichtet als andere beheizte Gebäude. Die bei Wohngebäuden in der Regel verwendeten einfacheren Konstruktionen und die üblichen Fensterflächenanteile rechtfertigen deutliche Vereinfachungen in der Berechnung. Für das Verfahren wird daher in der EnEV Anhang 1 eine vereinfachte Berechnungsvorschrift für die Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs von bestimmten Wohngebäuden vorgegeben, die besonders mit der einfachen der drei zur Bewertung der Anlagentechnik in DIN V 4701-10 vorgesehenen Verfahren zur Ermittlung von Anlagenaufwandszahlen zusam-

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

105

menwirken soll. Mit dem vereinfachten Verfahren für Wohngebäude wird auch ein Beitrag zur Erleichterung bei der Bauplanung für die Regionen geleistet, in denen nach Landesrecht beispielsweise auch qualifizierte Handwerksmeister bei der Bauplanung vorlageberechtigt sind. 3.1.5

Anforderungskonzept für den Gebäudebestand

Einen Überblick gibt Bild 3.05.

Bild 3.05. Überblick zu den Bestandsanforderungen.

Der Gebäudebestand ist der Schlüssel zur Energieeinsparung und CO2Minderung. Entscheidende mittel- und langfristige Energieeinsparungen im Gebäudebereich sind nur durch die energetische Ertüchtigung des Bestandes möglich. Selbstverständlich müssen im Sinne einer längerfristigen Daseinsvorsorge, aber auch wegen der durch Bevölkerungswachstum, Verkleinerung der Haushalte und höherer Wohnflächenansprüche zunehmenden beheizten Flächen der Anstieg des Energiebedarfs und der Emissionen im Neubau deutlich gedämpft werden (Bild 3.06).

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.06. Entwicklung der beheizten Flächen in Deutschland [390].

Der deutsche Gebäudebestand mit seinen rd. 35 Millionen Wohneinheiten datiert z.T. um bis zu zwei Jahrhunderte zurück. Weil Neubauten in der Regel zusätzliches zu beheizendes Volumen darstellen, kann durch Anforderungen an Neubauten keine Energie eingespart werden, sondern nur der Anstieg des Energieverbrauchs gedämpft werden. Im Gebäudebereich sind wirkliche Energieeinsparungen nur im Bestand zu erreichen: Im Wohnungsbau wird auch im Jahre 2050 (bei Extrapolation heutiger Neubau- und Abrissquoten) noch etwa 50% bis 60% der Wohnfläche in Gebäuden zu finden sein, die vor 1995 errichtet worden sind; das bezieht sich auf eine Endenergie von rd. 820 TWh/a (rd. 100 Mio. t Steinkohleeinheiten (SKE)), die für Raumwärme in Gebäuden aufgewandt werden muss. Das technische Reduktionspotential im Bestand wird mit rd. 70% bis 80% eingeschätzt. Ein erheblicher Energieverbrauch ist bei öffentlichen Gebäuden, Schulen, Verwaltungen usw. festzustellen. Auf Grund der schlechten Haus-

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

107

haltssituation in den Gemeinden und Kommunen wird an diesen Gebäuden in der Regel nichts getan. Die jährlichen Gesamtkosten pro eingesparter kWh für ausgewählte Sanierungsmaßnahmen betragen nach Untersuchungen [311] der TU Dresden, Inst. f. TGA und Uni Stuttgart Lehrstuhl f. Heiz- und Raumlufttechnik: − Fensterwechsel 61 Eurocent/kWh − Wärmedämmung Außenwand, Außenputz intakt: 15 Eurocent/kWh − Wärmedämmung Außenwand, Außenputz 10% beschädigt: 10 Eurocent/kWh − Heizflächenwechsel, Radiator-Plattenheizkörper und Thermostatventil – PI-Regler: 8 Eurocent/kWh − Wärmedämmung Außenwand, Außenputz 10% beschädigt: 7 Eurocent/kWh − Kesselwechsel, Altkessel 30% Restwert – NT mit Schornsteinsanierung: 7 Eurocent/kWh − Kesselwechsel, Altkessel 30% Restwert – BW statt NT mit Schornsteinsanierung: 4 Eurocent/kWh − Kesselwechsel, Altkessel verschlissen – BW statt NT mit Schornsteinsanierung: 4 Eurocent/kWh − Wärmedämmung, Verteilungsleitungen Heizung im unbeheizten Bereich: 2 Eurocent/kWh − Kesselwechsel, Altkessel verschlissen – BW statt NT ohne Schornsteinsanierung: 1 Eurocent/kWh. Die in der WSVO’95 vorhandenen Anforderungen bei bestehenden Gebäuden, also Anforderungen bei erstmaligem Einbau, Ersatz und Erneuerung von Außenbauteilen, wurden fortgeschrieben. Es handelt sich um „bedingte“ Anforderungen, die in der Regel in Verbindung mit den ohnehin anstehenden Instandsetzungen und Modernisierungen zur Anwendung kommen. Die Wirtschaftlichkeit wird erreicht, da es sich um gekoppelte Zusatzinvestitionen an „Ohnehin-Maßnahmen“ handelt. Diese Anforderungen und ihr Vollzug sind für die klima- und energiepolitischen Zielsetzungen im Gebäudebereich von entscheidender Bedeutung. Es ist darauf hinzuweisen, dass in Deutschland jährlich rd. 15 Mrd. Euro in energierelevante Bauteile und Komponenten investiert werden, auf die sich diese bedingten Anforderungen beziehen. Hinsichtlich Vollzug und Informationsvermittlung besteht nach wie vor erheblicher Handlungsbedarf. Die Anforderungen bei Maßnahmen für bestehende Gebäude wurden an den Stand der angewandten Technik angepasst und damit verschärft. Von erheblicher Auswirkung für die Nutzung der Energiesparpotentiale sind

108

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

die bedingten Anforderungen an Außenwände, sie wurden in Verbindung mit Erneuerungsmaßnahmen angehoben. Des weiteren wurden die Anforderungen an Fenster/Verglasungen, an Dachdecken sowie Kellerdecken und vergleichbare Bauteile an den Stand der heute angewandten Technik als Zielgrößen angepasst. Ergänzt wurden Tatbestände von Putzerneuerungen und Fassadenrenovierungen bei Außenwänden (hier ist nach vorliegenden Erkenntnissen die Wirtschaftlichkeit allgemein gegeben), innenliegender Bekleidungen oder Verschalungen sowie außen- und innenliegender Putzschicht bei Decken. Energiesparen in Eigentumswohnungen ist nicht so leicht, vielen Umbauten müssen alle Eigentümer zustimmen (Einstimmigkeit), z.B. einer Wärmedämmung am Dach oder einer Umstellung des Heizsystems von Öl auf Gas oder Fernwärme (OLG Düsseldorf Az. 3 Wx 352/97). Anders sieht es aus, wenn die alte Heizung schadhaft ist und ohnehin ersetzt werden muss oder wenn die Fassade wärmegedämmt werden soll. Dann reicht meist eine einfache Eigentümer-Mehrheit. Die Kosten (Kapitalkosten) für die eingesparte Kilowattstunde Heizenergie bei Erneuerungen (Instandsetzung, Modernisierung, Ersatz von Bauteilen) liegen bei rd. 1 bis 1,5 Cent/kWh und unterstreichen in Verbindung mit den Energiepreisen die gegebene Wirtschaftlichkeit. Wesentliche Regelungen für den Gebäudebestand sind die verschärften energetischen Anforderungen bei bestimmten baulichen und anlagentechnischen Änderungen sowie unmittelbar wirkende Verpflichtungen zur Nachrüstung von Gebäuden und Anlagen. Zur fakultativen Einführung von Energieverbrauchskennwerten und der bedingten Einführung von Energiebedarfsausweisen bei wesentlichen Änderungen vgl. unter Abschnitt 3.1.7. Im Zusammenhang mit Änderungen an bestehenden Gebäuden, wie etwa dem Ersatz, dem erstmaligen Einbau und der Erneuerung von Außenbauteilen sowie von Teilen der Heizungsanlage im Zusammenhang mit ohnehin durchzuführenden Erneuerungen (Instandsetzungen, Modernisierungen, Ersatzmaßnahmen) werden auch künftig Anforderungen an die energetische Qualität dieser Bauteile gestellt. Im allgemeinen kann von einer Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen für Wärmeschutz ausgegangen werden, sofern die Kosten für Wärmeschutzmaßnahmen etwa 20% der Kosten für die bauwerkserhaltenden Maßnahmen der jeweiligen Bauteile nicht überschreiten. Der Maßnahmenkatalog für diese bedingten Anforderungen wurde gegenüber der bisher geltenden Wärmeschutzverordnung unter Berücksichtigung der technischen Entwicklung erweitert, z.B. um den Tatbestand der Außenputzerneuerung. Zugleich werden die Anforderungen an den fortgeschrittenen Stand der Technik angepasst. Die wirtschaftliche Vertretbarkeit der verschärften energetischen Anforderungen

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

109

ist durch Gutachten [395] belegt. Die Anforderungen an Maßnahmen im Gebäudebestand können vor allem dann erheblich zur Energieeinsparung und zur Umweltentlastung beitragen, wenn die Investitionsbereitschaft im Gebäudebestand durch Förderprogramme der öffentlichen Hand gestützt und eine Verbesserung des Vollzugs in diesem Bereich sichergestellt wird. Dies trifft besonders auf den Gebäudebestand in den neuen Bundesländern zu, wo nach wie vor ein erhöhter Modernisierungsbedarf besteht. So bilden die Nachrüstungsvorschriften für bestehende Gebäude und Anlagen einen weiteren Schwerpunkt der Verordnung, Bild 3.07. Die vorgesehenen Verpflichtungen zur Nachrüstung sind in besonderem Maße wirtschaftlich, weil sich ihre Kosten in verhältnismäßig kurzer Zeit amortisieren. Vergleichbare Regelungen gab es bereits im Anwendungsbereich der Heizungsanlagen-Verordnung (HeizAnlV) (z.B. nachträglicher Ausstattung mit Steuerungs- und Regelungseinrichtungen, neue Wärme- und Wasserverteilungsleitungen, Erweiterung des Netzes). Weitere Einsparpotentiale sollen hier durch die Außerbetriebnahme von Heizkesseln erschlossen werden, die vor 1978 eingebaut worden sind. Ferner soll eine Pflicht zur nachträglichen Dämmung bestimmter Wärme- und Warmwasserverteilungseinrichtungen aufgenommen werden. Als bauliche Nachrüstungspflicht soll die nachträgliche Dämmung oberster Geschossdecken unter nicht ausgebauten Dachräumen sowie bei Kellerdecken eingeführt werden, für welche die Wirtschaftlichkeit ebenfalls generell gegeben ist. Insgesamt wird daran festgehalten, dass auch bei wesentlichen Änderungen bestehender Anlagen insoweit die Anforderungen für neue Anlagen zu beachten sind.

Bild 3.07. Heizenergiesparende Maßnahmen beim Gebäudebestand.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Ziel muss die allmähliche näherungsweise Angleichung des Energiebedarfs bestehender Gebäude an denjenigen von Neubauten sein. Wegen der großen Unterschiede in der Anlagentechnik und der oftmals hohen Wirtschaftlichkeit von Austauschmaßnahmen in diesem Bereich ist es sinnvoll, den Heizenergiebedarf inklusive Anlagenwirkungsgrad und nicht den Heizwärmebedarf anzupassen. Darüber hinaus sollte auch der Warmwasserenergiebedarf mit erfasst werden, so dass als maßgebliche Größe der Gesamtenergiebedarf (Raumheizung und Warmwasserversorgung inklusive Anlagenwirkungsgrad) heranzuziehen ist. Der Einsatz unterschiedlicher Energieträger kann mittels Wertungsfaktoren berücksichtigt werden. 3.1.6

Erleichterung des Einsatzes erneuerbarer Energien und der Kraft-Wärme-Kopplung sowie sommerlicher Wärmeschutz

Einen zunehmend wichtigen Beitrag zur Energieeinsparung und damit auch zur Vermeidung von CO2-Emissionen soll die Nutzung erneuerbarer Energien leisten. Bei der Bemessung der Anforderungen soll deshalb auch die Verwendung erneuerbarer Energien so weit begünstigt werden, wie dies unter Beachtung der Ziele des Energieeinsparungsgesetzes und des Wirtschaftlichkeitsgebots des § 5 Abs. 1 Energieeinsparungsgesetz vertretbar ist. Gerade im Gebäudebereich eröffnen sich breite Anwendungsmöglichkeiten für erneuerbare Energien und auch für Wärme aus KraftWärme-Kopplung, zumal hier besonders zur Wärmeerzeugung und zur Warmwasserversorgung seit Jahren bewährte Techniken zur Verfügung stehen. Die Berücksichtigung erneuerbarer Energien in der Verordnung wird dadurch erleichtert, dass sowohl die europäische Berechnungsnorm über „Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden für wohn- und wohnähnliche Nutzungen“ (DIN EN 832) als auch die nationale Norm zur Bewertung der Effizienz von Heizungsanlagen DIN V 4701-10 eine rechnerische Begünstigung von erneuerbarer Energie vorsehen. Leider wird die Vielfalt erneuerbarer Energien in der Energieeinsparverordnung (noch) nicht berücksichtigt, z.B. Strom aus Gezeitenkraftwerk, Tidenhub, Nutzwärme und Strom aus geothermischem Kraftwerk; Strom aus Wasserkraftwerk; Strom aus Wellen- und Windkraftwerk; Nutzwärme und Strom durch Nutzung von Biomasse (Pflanzenöl, Hölzer usw.). Einen Überblick gibt die Tabelle 3.01. Der Anteil der Sonnenenergie an der gesamten Stromerzeugung beträgt derzeit gerade mal 0,03%. Im Jahr 2010 wird der Anteil nach Schätzungen von Experten nicht höher als 0,2% sein. Von Wasser angetriebene Kraftwerke liefern hierzulande derzeit ca. 4% des Stroms. Bis zum Ende des Jahrzehnts dürften es 5% sein. Strom aus

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

111

Windenergie hat heute einen Anteil von 2,6%. Die Prognose für das Jahr 2010: 8%. Die Verstromung von Biomasse und Biogas erreicht heute einen Anteil von 0,4%. Bis 2010 wird deutschlandweit ein Anteil von 4% erwartet. Unter der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) versteht man die Erzeugung von Strom und Wärme in einem Kraftwerk. Sie sorgt für rd. 9% des heimischen Stroms. Bis 2010 wird dieser Anteil auf etwa 15% gewachsen sein (Quelle: Wirtschaftsforum Regenerative Energien, Münster. 2002). Tabelle 3.01. Vielfalt der neuen Energien [330]. Moderne Geoenergie Tiedenhub

Geothermie

Gezeitenkraftwerk

Geothermisches Kraftwerk

Strom

Nutzwärme

Strom

indirekt

direkt Sonnenenergie

Verdunstung, Niederschlag

Atmosphärenbewegung therm. Auftrieb

Biomassenproduktion

Wasserkraftwerk Windkraftanlage Nutzung der Biogase, Pflanzenöle, Solararchitektur Wellenkraftwerk Hölzer etc.

Strom

Strom

Nutzwärme

Strom

Nutzwärme

Kollektor/ Absorber

Photovoltaikmodul

Nutzwärme

Strom

Eine im Ansatz bereits in der bisherigen Wärmeschutzverordnung enthaltene Regelung zum Wärmeschutz im Sommer wird entsprechend der technischen Fortentwicklung fortgeschrieben, verbessert und verschärft. Sie stützt sich auf die in DIN V 4108-6 enthaltenen rechnerischen Ansätze zur Begrenzung des Sonnenenergieeintrags. Außerdem erfolgt für Gebäude, die nutzungsbedingt eine besondere Ausführung der Fassade und eine sommerliche Kühlung erfordern, eine Begrenzung der Kühlleistung. 3.1.7

Erhöhung der Transparenz für Bauherren und Nutzer durch Energieausweise

Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, im Gebäudebereich schrittweise Energiekennzahlen einzuführen, um mehr Transparenz für den Verbraucher zu schaffen. Hierdurch soll die Bedeutung des Merkmals „Energieeffizienz“ bei Errichtung, Kauf und Anmietung von Gebäuden und Wohnungen erhöht werden.

112

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Für Neubauten wird – als Weiterentwicklung des Wärmebedarfsausweises nach der Wärmeschutzverordnung – ein Energiebedarfsausweis eingeführt, der auf den bei der Planung zu führenden Nachweisen aufbaut. Grundlage hierfür ist – neben dem Jahres-Primärenergiebedarf – der Endenergiebedarf, der für den Verbraucher am aussagekräftigsten ist. Mit der Verbreitung von Energiebedarfsausweisen im Neubau wird sich am Grundstücksmarkt zunehmend das Bewusstsein für die Bedeutung der energetischen Eigenschaften von Gebäuden bilden. Für den Gebäudebestand werden für wesentliche Änderungen Energieverbrauchskennwerte fakultativ eingeführt. Lediglich im Falle wesentlicher Änderungen (EnEV §13 Abs. 2) sind Energiebedarfsausweise unter bestimmten Voraussetzungen, besonders bei Vorliegen von ausreichend differenzierten Berechnungen, vorgesehen. Für weitergehende, rechtsverbindliche Lösungen wie im Neubau, die eine vollständige Erfassung der energiebezogenen Merkmale des Gebäudes erforderlich machen würden, reichen die gesetzlichen Ermächtigungsgrundlagen nicht aus. Auch würden andere weitgehende Regelungen – z.B., wenn dem Gebäudeeigentümer eine generelle Verpflichtung zur Offenlegung von Verbrauchsdaten zurückliegender Jahre auferlegt würde – im Hinblick auf die Ermächtigungsgrundlagen, den Grundsatz der Verhältnismäßigkeit und den Datenschutz an rechtliche Grenzen stoßen. Für bestehende Gebäude soll daher ein an ohnehin vorliegende Verbrauchsdaten geknüpfter Energieverbrauchskennwert zwar definiert, seine Anwendung aber freigestellt werden. Die Bundesregierung geht davon aus, dass die bestehenden Marktmechanismen sowie die – teilweise auch durch EnEV §13 Abs. 6 begründete – Informationsmöglichkeiten auch ohne ordnungsrechtliche Verpflichtung zu einer raschen Verbreitung solcher Kennwerte führen. 3.1.8

Verweise auf Regeln der Technik, Anpassung an die europäische Normung

Der Weiterentwicklung der technischen Regeln – besonders den neuen europäischen Regelwerken – wird Rechnung getragen. In weiten Bereichen des Bauwesens werden in den kommenden Jahren europäische technische Spezifikationen in Kraft treten, darunter auch Prüf- und Berechnungsnormen für die thermische Bauphysik sowie Produktnormen für wärmeschutzrelevante Produkte. Diese technischen Regeln werden nicht immer deckungsgleich mit den hergebrachten nationalen Normen sein können; eine lückenlose Beschreibung aller für die Zwecke dieser Verordnung relevanter Produkte wird auch künftig nicht zu erwarten sein. Hier

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

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wird besonders eine weitere Abstimmung mit den Verfahren nach dem Bauproduktenrecht erforderlich (EnEV §15 Abs.3). Die Energieeinsparverordnung soll nicht mit umfänglichen technischen Regelungen befrachtet werden, sondern durchgängig statisch – soweit wie möglich und vertretbar – auf Regeln der Technik verweisen, und zwar vorrangig auf inzwischen europäisch harmonisierte technische Normen. Durch Verweis auf die seit Ende 1998 vorliegende europäische Berechnungsnorm DIN EN 832 ist nunmehr die Möglichkeit gegeben, auf die Darstellung von Nachweisregeln in der Verordnung weitgehend zu verzichten. DIN EN 832 „Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden“ lässt Freiräume, die von den europäischen Mitgliedsstaaten genutzt werden können, aber auch durch nationale Regelungen ausgefüllt werden müssen. Das betrifft besonders regionale Besonderheiten, wie Klimadaten (Temperaturgänge, Strahlungsangebote usw.), nutzungs- und lebensstandardabhängige Daten (Innentemperaturen, interne Wärmegewinne usw.) sowie von der Bautradition bestimmte Daten. Die DIN EN 832 wird besonders hinsichtlich der klimatischen Randbedingungen, die europäisch nicht geregelt werden können, durch die deutsche Vornorm DIN V 4108-6 ergänzt. In Anhang D dieser Norm sind darüber hinaus aber auch Anregung aus den Bundesministerien auch standardisierte Nutzungsbedingungen (z.B. Innentemperaturen, Lüftungsraten) aufgenommen worden, die für einen Nachweis nach der Energieeinsparverordnung zugrunde zu legen sind. Damit stehen für die Anwendung der Verordnung alle Randbedingungen zusammenhängend zur Verfügung. DIN EN 832 stellt zwar ausdrücklich nur auf Gebäude mit wohn- und ähnlicher Nutzung ab, das darin enthaltene Rechenverfahren kann jedoch mit den im Verordnungsentwurf enthaltenen Vorgaben auch für andere normal beheizte Gebäude herangezogen werden. Die Monatsbilanzierung nach DIN EN 832 stellt ein auf europäischer Ebene erarbeitetes Berechnungsverfahren dar. Ein vergleichbares nationales oder allgemein anerkanntes Regelwerk liegt hierfür in Deutschland nicht vor. Das Verfahren, das europäisch im Konsens ist, entspricht hinsichtlich der Umsetzung von Anforderungen der Stufe 5 der Europäischen Kommission veröffentlichten Grundlagendokumentes zur wesentlichen Anforderung „Wärmeschutz, Energieeinsparung“. Damit ist die Berechnungs- und Nachweismethode europäisch „abgesichert“. Neben der Monatsbilanzierung erlaubt die Norm eine Heizperioden- und eine Jahresbilanzierung. Der Berechnungsansatz in der bisherigen Wärmeschutzverordnung ist ein Heizperiodenbilanzierungsverfahren in enger Anlehnung an DIN EN 832. Für das Anforderungsniveau der Energieein-

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

114

sparverordnung sind die Koeffizienten neu festgelegt worden, dabei einer Heizperiodenbilanzierung die repräsentative Heizgradtagzahl sowie die hiermit verbundene Heizzeit wiederum vom Anforderungsniveau abhängig sind. Die Heizperiodenbilanzierung ist als alternatives Nachweisverfahren in enger Anlehnung an die bisherige Wärmeschutzverordnung beibehalten worden. Es handelt sich um ein „Handrechenverfahren“, das schnell durchgeführt und kontrolliert werden kann. Insgesamt mussten die Randbedingungen für die Berechnungen national festgelegt werden. Hierzu gehören die für den „mittleren Standort für Deutschland“, aber auch für einzelne Regionen festzulegenden meteorologischen Daten (einschließlich des Strahlungsangebotes) sowie die nutzungsabhängigen Angaben zum Luftwechsel und zur internen (Fremd-) Wärme. Diese Daten liegen für alle 15 Regionen in Deutschland vor. Für den Bereich der Anlagentechnik, der in der europäischen Normung nicht abschließend geregelt ist, wird auf die deutsche Vornorm DIN V 4701-10 verwiesen. Diese Norm ermöglicht schon in frühen Planungsphasen eine Bewertung der Anlagentechnik, wobei besonders die energetischen und geometrischen Eigenschaften des Gebäudes sowie Grundsatzentscheidungen des Bauherren für bestimmte Wärmeversorgungsformen (Art des Heizungssystems, Energieträger, Einbeziehung erneuerbarer Energien usw.) Berücksichtigung finden. Die Umrechnung des Wärmebedarfs nach DIN EN 832 i.V.m. DIN 4108-6 in den End- und Primärenergiebedarf richtet sich nach den Vorgaben der DIN V 4701-10. 3.1.9

Rechtsvereinfachung

Entsprechend ihrem integrativen Ansatz soll die vorliegende Verordnung die Wärmeschutz- und Heizungsanlagen-Verordnung in einer einheitlichen Verordnung zusammenfassen und weiterentwickeln. Neben der damit gewonnenen Einheit wichtiger Bestandteile des Energieeinsparrechts wird – unter weitgehendem Verzicht auf das bisherige System verschiedener Einzelvorschriften – eine Hauptanforderung vorgesehen, die für Planer und Bauherren wegen der Bilanzierungsmöglichkeit flexibler zu handhaben ist. Diese Anforderung ist eine sachgerecht nach technischen Regeln bewertete Zusammenfassung der im Energieeinsparungsgesetz genannten Anforderungsgegenstände und bewegt sich damit im gesetzlich vorgegebenen Regelungsrahmen. Künftig haben Bauherr und Planer jedoch die Wahl, die Gesamtanforderung durch mehr Wärmeschutz oder effizientere Anlagentechnik zu erfüllen.

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

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3.1.10 Umsetzung europäischer Richtlinien in nationales Recht

Die in der Wärmeschutz- und der Heizungsanlagen-Verordnung enthaltene Umsetzung einschlägiger europäischer Richtlinien wird fortgeschrieben. Dabei handelt es sich um − die Richtlinie 93/76/EWG des Rates vom 13. September 1993 zur Begrenzung der Kohlendioxidemissionen durch eine effizientere Energienutzung – SAVE – (ABI.EG Nr. L 237 S.28), die teilweise durch die Wärmeschutzverordnung umgesetzt ist (Art. 2 über Energieausweise sowie Art. 5 über Wärmeschutz bei neuen Gebäuden), und um − die Richtlinie 92/42/EWG des Rates vom 21. mai 1992 über die Wirkungsgrade von mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beschickten neuen Warmwasserheizkesseln (ABI. EG Nr. L 167 S. 17, L 195 S.32) – „Heizkesselwirkungsgrad-Richtlinie“ –, die bezüglich ihrer die Inbetriebnahme von Heizkesseln betreffenden Vorschriften durch die Heizungsanlagen-Verordnung umgesetzt ist. Hinsichtlich des Wirtschaftlichkeitsgebotes des Energieeinsparungsgesetzes kommt es der Umsetzung der SAVE-Richtlinie durch die vorliegende Verordnung entgegen, dass auch diese Richtlinie eine dem Wirtschaftlichkeitsgebot vergleichbare Regelung (Art. 8) enthält. Danach braucht die Umsetzung nur so weit zu gehen, wie eine Wirtschaftlichkeit gegeben ist. Von daher ist das Energieeinsparungsgesetz als Rechtsgrundlage für die Umsetzung der Vorgaben dieser Richtlinie bezüglich des Wärmeschutzes und der Energieausweise geeignet. Ein Teil der Umsetzung der Heizkesselrichtlinie in der Heizungsanlagen-Verordnung wurde von der Europäischen Kommission beanstandet. Den Bedenken der Kommission soll in der Energieeinsparverordnung Rechnung getragen werden (§§11 und 15 Abs. 2); die Neuregelung soll zugleich den belangen der Energieeinsparung unter den in Deutschland gegebenen Verhältnissen gerecht werden. Die Richtlinie gibt es dem nationalen Gesetzgeber ausdrücklich auf, die Inbetriebnahme der unterschiedlichen Klassen von Heizkesseln unter Berücksichtigung des Klimas und der Nutzungsmerkmale der Gebäude zu regeln. 3.1.11 Sonderregelungen in Deutschland für Gebäude in energie-sparender Bauweise

Umweltschutzbezogene Festsetzungen in Bebauungsplänen, etwa der Städte, können als Rechtsgrundlage der Festsetzung für Wärmeschutzmaßnah-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

men sein. Hierzu kommt allein §9, Abs. 1 Nr. 24 des Baugesetzbuches in Betracht: „Nach dieser Vorschrift können im Bebauungsplan zur Vermeidung oder Minderung schädlicher Umwelteinwirkungen, nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz zu treffende bauliche oder sonstige technische Vorkehrungen, festgesetzt werden. Zulässig sind danach sowohl aktive (an der Emissionsquelle ansetzende) als auch passive (an den von den Immissionen betroffenen Schutzgütern ansetzende) Schutzmaßnahmen“. Zulässig in dieser Festschreibung ist, dass Wärmedurchgangskoeffizienten, Forderungen an die Luftreinheit und an die Baumaterialien festgeschrieben werden können. Bei der Errichtung und Änderung baulicher Anlagen sind Baustoffe, Bauteile und Einrichtungen zu verwenden, die als umweltverträglich bezeichnet werden, die den Naturhaushalt schonen und zur sparsamen Verwendung von Energie beitragen. Nach solchen Forderungen gelten als umweltverträglich alle Produkte, die vom Bundesumweltministerium in diesem Sinne positiv bewertet werden. Zulässig sind diese Festschreibungen allerdings nur, wenn sie einen örtlichen Bezug haben, also aus der lokalen Immissionssituation begründbar sind, und wenn die daraus resultierenden Mehraufwendungen keine unzumutbare Belastung für den Bauherren darstellt. Das Verwendungsgebot muss also entweder aus besonderen städtebaulichen Gründen oder zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen ergehen. Besonders städtebauliche Gründe kommen dann meist in Betracht, für Baugebiete in Kurorten oder in ähnlichen städtebaulichen Situationen, für die nach ihrer Zweckbestimmung eine über die Vorgaben des Immissionsschutzrechts hinausgehende Luftverbesserung geboten ist. Als ähnliche städtebauliche Situationen werden Hang- und Tallagen, die als Frischluftschneisen von zusätzlichen Emissionsquellen freizuhalten sind, oder inversionsgefährdete Lagen bezeichnet. Zu denken ist hier auch an Gebiete mit besonderen klimatologischen Verhältnissen, an Gebiete mit Krankenhäusern, an Naherholungsgebiete, u.U. auch an Gewerbegebiete, in denen besonders immissionsempfindliche Betriebe angesiedelt werden sollen. Die Festsetzung muss also ihre Rechtfertigung in den spezifischen Gegebenheiten oder der örtlichen Situation und Problemlage finden. Eine solche besondere Situation ist auch zu erblicken, wenn in einer Stadt ein SmogGebiet ausgewiesen ist und deshalb von einer starken lufthygienischen Vorbelastung auszugehen ist, also wenn die Stadt in einer Tallage mit schlechten Windverhältnissen liegt. Das zu schützende Gebiet kann aber auch außerhalb des Planungsgebietes liegen. Gebiete im Sinne dieser Vorschrift können sowohl das Gemeindegebiet insgesamt, Teile des Gemeindegebietes, als auch der gesamte Geltungsbereich des Bebauungsplans sein, in der Regel jedoch nicht ein-

3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen

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zelne Grundstücke. Der typische, wenn auch nicht alleinige Anwendungsfall für luftverunreinigende Stoffe kann auch bestimmte Brennstoffe einschließen, also ist es zulässig, z.B. Kohle und Öl als Brennstoff auszuschließen. Deshalb müssen die Planaussagen klar und unmissverständlich erkennbar sein, so dass dem Planunterworfenen deutlich ist, was er tun darf und was nicht. Zulässig sind alle diese Festschreibungen allerdings nur, wenn sie einen örtlichen Bezug haben, also aus der lokalen Immissionssituation begründbar sind, und wenn die daraus resultierenden Mehraufwendungen keine unzumutbare Belastung für den Bauherren darstellen. Es ist vielfach umstritten, ob die Festschreibung von Wärmedurchgangskoeffizienten zulässig ist, also Wärmedurchgangskoeffizienten dann keine isolierten Immissionsgrenzwerte sind, sondern konkretisierende Anforderungen an Bauteile darstellen. In der Rechtssprechung wird vielfach diese Problematik offengelassen. Aber es ist zulässig, Energiekennzahlen etwa in Größenordnung von 50 kWh/(m²a) für Mehrfamilienhäuser und 60 kWh/(m²a) für Reihenhäuser zu begrenzen, im Gegensatz zu den in der Energieeinsparverordnung genannten Werten [238; 239].

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Wegen der Verweise auf das Energieeinsparungsgesetz vgl. die Anmerkungen im Abschnitt 1.1.1.

Die Zusammenfassung der Regelungsbereiche der Wärmeschutzverordnung und der Heizungsanlagen-Verordnung macht eine differenzierte Definition des Geltungsbereiches am Anfang der Verordnung erforderlich. Zu Absatz 1 Absatz 1 nennt die beiden Gebäudearten, für die die Verordnung grundsätzlich gelten soll. Unterscheidungen, inwieweit bestimmte Anforderungen nur für Neubauten, nur für bestehende Gebäude oder für beides gelten sollen, werden im einzelnen in den entsprechenden Abschnitten und bei den jeweiligen Regelungen gemacht. Die Begriffsbestimmungen in der

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EnEV § 2 Nr. 1 bis 3 definieren die beiden Gebäudearten. Praktisch gilt die EnEV für alle Gebäudearten. Neu ist, dass unabhängig von der Energieversorgung neben Wasser (z.B. Pumpenwarmwasserheizungen), Dampf und auch Luft (z.B. Raumlufttechnische Anlagen) als Wärmeträger in den Geltungsbereich fällt. Die Innentemperatur von 19°C bedeutet, dass bei Gebäuden mit unterschiedlichen Temperaturzonen nicht eine über das Gebäude gemittelte Innentemperatur zur Einstufung herangezogen wird, sondern dass der Bereich mit „normalen Innentemperaturen“ nur die Zonen beinhaltet, die auf ≥ 19°C beheizt werden. Unter Gebäuden mit „niedrigen Innentemperaturen“ gelten solche, bei denen aufgrund der Nutzung im Innern eine Temperatur < 19°C und > 12°C ausreicht, Heizdauer von mehr als 4 Monaten. Für Gebäude, die eine der beiden Anforderungen unterschreiten, gibt es nach der EnEV keine Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz.

Zu Absatz 2 Satz 1 bestimmt die Ausnahmen vom Geltungsbereich der Verordnung, die im Wesentlichen auch bereits in der WSVO’95 bestanden. § 11 bezieht sich auf die „Inbetriebnahme von Heizkesseln“, der Wegfall von Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz zieht nicht automatisch einen Wegfall der Anforderungen an die Heizungsanlage nach sich. Die nicht erfassten Gebäude bilden einen, bezogen auf das Hochbauvolumen, relativ unbedeutenden Anteil. Die Aufzählung der Gebäude erfolgt nach ihrer Art und Nutzung, ihrer Bezeichnung in Anlehnung an die Terminologie der Landesbauordnungen. Nummer 1 soll – im Hinblick auf EnEG § 4 Abs. 1 Nr. 4 – überwiegend für Zwecke der Tierzucht oder -haltung genutzte Betriebsgebäude, z.B. Stallungen, vom Anwendungsbereich ausklammern. Damit wird den besonderen Bedingungen solcher Nutzungen (erforderliche Innentemperatur, Heizzeit, Luftwechsel, Belegungsdichte usw.) Rech-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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nung getragen, die in der bisherigen Verwaltungspraxis regelmäßig zur Erteilung von Befreiungen geführt hatten. Die Nummern 2 bis 4 übernehmen im Wesentlichen die bisherigen Ausnahmebereiche von WärmeschutzV § 11 Abs. 1 Nr. 2 bis 4. In Serie hergestellte Verkaufspavillons aus Glas – ähnlich den Verkaufsgewächshäusern – sind nach EnEV § 1 (2) Nr. 4 von den Anforderungen der Verordnung freigestellt. Die Ausnahme in Nummer 2 bezieht sich nur auf die Gebäude oder Gebäudeteile, nicht aber für Bereiche in Betriebsgebäuden, die zum dauernden Aufenthalt vorgesehen sind (z.B. Pausenräume, Sozialräume, Büros), hierfür ist der Nachweis nach EnEV zu führen. Ausnahme vgl. EnEV § 7 Einrichtungen mit einem Volumen ≤ 100 m³. Nummer 3: Hierzu zählen Räume unter Erdniveau, Tunnel, die nicht für den dauernden Aufenthalt von Personen dienen. Nummer 4: Die Ausnahmeregelung kann für Verkaufsflächen von Pflanzen gelten, wenn diese Bestandteil der Unterverglasung sind. Es sollten dann aber für diese Bereiche Isolier-, Doppelverglasungen (DIN 41082, Abschnitt 5.3.6) angeordnet werden. Im Ausnahmebereich der Nummer 5 soll auf Grund der praktischen Erfahrungen mit dem geltenden Recht in Anlehnung an EnEG § 4 Abs. 1 Nr. 9 die Dauer der Nutzung am jeweiligen Aufstellungsort nicht mehr relevant sein (Duldung max. 2 Jahre, WSCHVO’95. Die EnEV § 1 (2) Nr. 5 stellt keine Anforderungen an Büro- oder Wohncontainer mit wechselndem Aufstellungsort. In der Regel sind der Bauherr und der Eigentümer des zu beheizenden Gebäudes Adressaten der Verordnung („Wer ein Gebäude errichtet . . . hat den Wärmeschutz so zu entwerfen und auszuführen . . .“ – EnEG § 1 Abs. 1). Gegenstand der Anforderungen der Verordnung – das gilt auch für die Anforderung des Jahres-Primärenergiebedarfs in § 3 – ist das zu errichtende Gebäude, ggf. auch das bestehende Gebäude (insbesondere gemäß dem Vierten Abschnitt der Verordnung). Dem Eigentümer des zu errichtenden oder bestehenden Gebäudes können keine Vorgaben gemacht werden, die er nicht umsetzen kann, weil sie beispielsweise nicht seinem rechtlichen Einflussbereich zugehören (z.B. Teile des Heizsystems in sog. Heizhäusern; Fernheizung). Satz 2 stellt dies ohne materielle Änderung gegenüber der Heizungsanlagen-Verordnung klar. Die Anforderungen an die Anlagentechnik reduzieren sich nach Satz 2 ausschließlich auf Inhalte des § 11 (Heizkessel), wenn sich die zur Raumheizung dienenden Bestandteile außerhalb des zu beheizenden Gebäudes befinden, z.B. Aufstellung von Heizkesseln in Kessel-, Heizhäusern. Daher frühzeitige Klärung, ob die Anforderungen des § 12 zusätzlich umgesetzt werden sollen, da eigentlich nur § 11 eingehalten werden muss. Heizungsanlagen, die in räumlicher Nähe von Wohngebäuden z.B. in separat stehenden Garagen eingebaut werden, sollten nach der EnEV betrachtet werden.

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Anstelle der Aufzählung der Ausnahmefälle ist die Formulierung „nicht in räumlichem Zusammenhang“ getreten. Auf Grund der Vorgabe der Richtlinie des Rates vom 21. Mai 1992 über die Wirkungsgrade von mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beschickten neuen Warmwasserheizkesseln (Heizkesselwirkungsgrad-Richtlinie) soll jedoch § 11 auf jedwede Inbetriebnahme von Wärmeerzeugern nach dieser Richtlinie zum Zwecke der Raumheizung gültig sein. Soweit Heizkessel der Raumheizung dienen, sollen die Vorschriften für ihre Inbetriebnahme deshalb auch bei der Aufstellung in Gebäuden gelten, die im übrigen nicht von der Verordnung erfasst werden. Damit erfasst Satz 2 auch Heizkessel, die in sogenannten Heizhäusern oder Heizwerken aufgestellt sind, also in Gebäuden, die im Übrigen nicht den Vorschriften der Verordnung unterliegen, sowie Heizkessel in Gebäuden nach Satz 1. Der Adressat ist hier derjenige, der „heizungs- oder raumlufttechnische oder der Versorgung mit Brauchwasser dienende Anlagen in Gebäude einbaut oder einbauen lässt . . .“ (EnEG § 2 Abs. 1 Satz 1), wobei der Einbauort nicht zwingend mit dem Gebäude übereinstimmen muss, dessen Beheizung der Heizkessel dient. Die vorgenommene Ausgrenzung von Bestandteilen, Abs. (2) Schlusssatz, des Heizsystems, die sich außerhalb eines Gebäudes befinden, führt dazu, dass u.U. auch Nachwärmeversorgungssysteme nicht wie übliche Heizsysteme erfasst werden. Neben diesen generellen Ausnahmen vom Anwendungsbereich sind im Einzelfall Ausnahmen und Befreiungen für Gebäude, die nach § 1 grundsätzlich dem Anwendungsbereich der Energiesparverordnung unterliegen, nach Maßgabe der §§ 16 und 17 möglich. Weitere Ausnahmen bzw. Abweichungen von Anforderungen der Verordnung, über die im Einzelfall zu entscheiden ist, sind in § 16 (z.B. für Baudenkmäler) und § 17 (Härtefälle) geregelt. Anm.: In der Aufzählung der Ausnahmen fehlen Hinweise zu Raumlufttechnischen Anlagen. Luftheizanlagen werden sich aber in der Bundesrepublik mit größter Wahrscheinlichkeit nur in Einzelfällen durchsetzen, da der Energieaufwand für den Lufttransport noch zu hohe Werte aufweist. Der Energiebedarf Raumlufttechnischer Anlagen wird zum einen durch das Lastprofil (Luftwechsel, sensible und latente Wärmelasten, abzuführende Geruchs- und Schadstofflasten) und die planerische Anpassung der Anlage an dieses Lastprofil, zum anderen aber auch die Art der ablaufenden Prozesse und ihre Regelung sowie durch die Effizienz der Hauptbauteile und den Strömungswiderstand der Luftkanäle bestimmt. Zwar gibt es derzeit und wohl auch in den nächsten Jahren noch

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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keine anerkannten technischen Regeln für derartige energiebedarfsbestimmende und Leistungsmerkmale dieser Anlagen. Die Anforderungen können insoweit und so lange jedoch auf andere für die jeweiligen Anlagen einschlägigen technischen Regeln gestützt werden. Sobald für die Planung und Ausführung derartiger Anlagen anerkannte Regeln der Technik vorliegen, wird darauf nach § 15 Abs. 1 in Bekanntmachungen hingewiesen. Für Wohnungs-Lüftungsanlagen, besonders mit Wärmerückgewinnung, wurden 1997 Arbeiten an einer umfassenden Norm über die Energieeffizienz aufgenommen, die zu einer europäischen Norm führen dürften (CEN-TC 156). Die EnEV stellt Anforderungen ausschließlich an beheizte Gebäude und keine Anforderungen an Kühlräume. Soweit Anforderungen für den Fall der Kühlung von Raumluft unter Einsatz von Energie in der Verordnung enthalten sind, gelten diese Anforderungen für die Kühlung ansonsten beheizter Räume (überschüssige Wärme besonders im Sommer). Räume, die aufgrund ihrer Zweckbestimmung stets kühl gehalten werden müssen – z.B. zur Lagerung oder Weiterverarbeitung empfindlicher Güter – fallen nicht in den Geltungsbereich der EnEV. Gebäude, Räume in Gebäuden, nach Nummer 3, die der Landesverteidigung, dem Zivil- oder Katastrophenschutz dienen, sind aufgrund der für sie geltenden Rechtsverordnungen von den Anforderungen des baulichen Wärmeschutzes befreit, z.T. untersagt (Z.B. Gefahr der Überwärmung der Raumluft bei dichter Belegung).

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

§ 2 definiert Begriffe, die in der Verordnung besonders durch Einbeziehung der bisherigen Heizungsanlagen-Verordnung wiederholt gebraucht werden oder für die aus anderen Gründen eine genaue Definition zweckmäßig ist. Begriffe, die bereits in den Regeln der Technik definiert sind, auf welche die Verordnung verweist, werden in der Verordnung im selben Sinne gebraucht wie in diesen technischen Regeln. Sie brauchen deshalb in der Verordnung nicht mehr gesondert definiert werden. Dies betrifft insbesondere den Jahres-Primärenergiebedarf sowie den auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust, an die die Verordnung wesentliche Anforderungen stellt.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Die Begriffsbestimmungen der Nummern 1 bis 3 präzisieren in Verbindung mit § 1 Abs. 1 den Geltungsbereich der Verordnung. Zu Nummer 1 Im Hinblick auf die wachsende Differenzierung der Nicht-Wohngebäude und die in der bisherigen Praxis zur Wärmeschutzverordnung aufgetretenen Unklarheiten soll der Begriff „Gebäude mit normalen Innentemperaturen“ künftig durch die gemeinsamen Merkmale „Beheizungstemperatur“ und „Beheizungszeit“ definiert werden. Von der katalogartigen Aufzählung der Gebäude wird deshalb Abstand genommen. Soweit bisher Gebäude nach der Wärmeschutzverordnung als Gebäude mit normalen Innentemperaturen definiert sind, obwohl sie in der Praxis auf deutlich geringere Temperaturen beheizt werden, entstand häufig die Notwendigkeit einer Einzelfallentscheidung, weil die Wirtschaftlichkeit hier nicht gegeben war. Auch dies soll durch die neue Definition vermieden werden (vgl. auch Begründung zu Nummer 3). Die Festlegung von jährlich mehr als 4 Monate Heizzeit bedeutet nicht, dass es sich um eine zusammenhängende Periode handelt. Auch für Gebäude mit intermittierendem Heizbetrieb (Kirchen, Hallen), die in der Summe die Dauer des Heizbetriebes überschreiten, gelten die Anforderungen der EnEV. Für Gebäude, die weniger als vier Monate je Jahr beheizt werden, gibt es keine Anforderungen an den Wärmeschutz. Zu Nummer 2 Nummer 2 definiert den Begriff Wohngebäude. Wohngebäude sind die größte Gruppe der Gebäude mit normalen Innentemperaturen. An sie werden beim Neubau insofern besondere Anforderungen gegenüber anderen Gebäuden mit „normalen“ Innentemperaturen gestellt, als bei ihnen der Energiebedarf der Warmwasserbereitung zu berücksichtigen ist. Für sie ist außerdem ein vereinfachtes Berechnungs- bzw. Nachweisverfahren vorgesehen (§ 3 Abs. 2 Nr. 1). Da diese Verfahrensregelung auch auf solche Wohngebäude Anwendung finden soll, die in untergeordnetem Umfang teilweise anders – z.B. als Arztpraxis oder zu Geschäftszwecken – genutzt werden und deshalb ihren Charakter als Wohngebäude nicht einbüßen, enthält diese Definition hierzu eine Klarstellung. Befindet sich in einem Büro-, Verwaltungsgebäude eine Wohnung, kann nach EnEV § 14 für jeden Nutzungsbereich ein getrennter Nachweis geführt werden. Zu Nummer 3 Auch die Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen werden durch ein konkretes Beheizungsniveau definiert. Damit wird diese Gebäudegruppe,

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

die nach der Wärmeschutzverordnung ausschließlich Betriebsgebäude umfasste, um einige Fälle erweitert, die bislang den Gebäuden mit normalen Innentemperaturen zugeordnet waren, in der Praxis aber auch deutlich weniger als 19°C beheizt werden (z.B. bestimmte Verkaufsstätten, deren Warensortiment wie etwa verderbliche Waren einen Betrieb mit niedrigen Innentemperatur erfordert oder nahe legt). Diese Öffnung soll die Einhaltung des Wirtschaftlichkeitsgebotes EnEG § 5 bei solchen Gebäudenutzungen gewährleisten. Im übrigen sollen keine inhaltlichen Änderungen gegenüber der Definition in § 5 WärmeschutzV vorgenommen werden. Befinden sich in Gebäuden mit „niedrigen Innentemperaturen“ Bereiche mit „normalen Innentemperaturen“ (Pausen-, Sozialräume, Büros), ist für diese nach EnEV § 3 und für das restliche Gebäude ein Nachweis nach EnEV § 4 zu führen. Zu Nummern 1 und 3 Die EnEV unterscheidet „Gebäude mit normalen Innentemperaturen“ und „Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen“. Im Industrie- und Gewerbebau werden Gebäude in unterschiedlichen Zonen differenziert genutzt und beheizt (z.B. Büros, Sozialräume, Produktions- und Lagerbereiche mit entsprechend unterschiedlichen Innentemperaturen). Wie sind diese Gebäude nach EnEV zu behandeln; soll die Innentemperatur bei unterschiedlicher Temperierung gemittelt werden? Wie verhält es sich bei nur punktueller Beheizung eines einzelnen Arbeitsplatzes (z.B. Kasse in einem niedrig temperierten Verbrauchermarkt)? Die geplanten Innentemperaturen für einzelne Gebäudeteile bestimmen sich dabei nach ihrer überwiegenden Nutzung. Ein Lager- oder Verkaufsraum mit Auslegungstemperaturen unter 19°C gilt auch als niedrig beheizt, wenn aus Arbeits- und Gesundheitsschutzanforderungen heraus ein kleines Areal mit einer punktuell höheren Innentemperatur versorgt wird. Durchschnittswertbildung für Innentemperaturen zwischen Gebäudeteilen mit normalen und niedrigen Innentemperaturen sind nicht statthaft. Gemäß § 14 EnEV dürfen Teile eines Gebäudes „ . . . wie eigenständige Gebäude behandelt werden, insbesondere wenn sie sich hinsichtlich Nutzung, der Innentemperatur oder des Fensterflächenanteils unterscheiden“. Im Grundsatz ist die Systemgrenze nach EnEV Anhang 1 Nr. 1.3.1 so festzulegen, dass mindestens alle beheizten Räume in die beheizte Zone mit normalen Innentemperaturen einbezogen werden. Gebäudeteile mit niedrigen Innentemperaturen sind ebenfalls zu einer oder mehreren Bereichen zusammenzufassen. Die Nachweise erfolgen für die einzelnen Zonen gesondert nach ihrer Definition als Gebäude mit normalen Innentemperaturen oder Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen. Für die Behandlung

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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der Trennflächen zwischen den Gebäudeteilen gilt gemäß EnEV § 14 Satz 2 i.V.m. Anhang 1 Nr. 2.7, wo jeweils anzuwendende Abminderungsfaktoren festgelegt werden, die sich unter Berücksichtigung der zugrunde liegenden Berechnungsregeln ergeben. Wird bei einem gemischt genutzten Gebäude, bei dem bestimmte Teile im Sinne der Definition „Gebäude mit normalen Innentemperaturen“ sind, von der Option zur getrennten Betrachtung nach § 14 nicht Gebrauch gemacht, so ergibt sich aus der Definition in EnEV § 2 Nr. 1 in Verbindung mit Anhang 1 Nr. 1.1.3, dass dann auch die beheizten Räume derjenigen Gebäudeteile, die an sich der Nutzung nach Gebäudeteile mit niedrigen Innentemperaturen wären, in den Nachweis des Gebäudeteils mit normalen Innentemperaturen miteinzubeziehen wären. Ein solches Vorgehen ist zulässig und gelegentlich auch vorteilhaft, indem damit der Nachweisaufwand reduziert wird. Vergleichbares gilt, wenn ein gemischt genutztes Gebäude neben Gebäudeteilen mit niedrigen Innentemperaturen ausschließlich solche umfasst, die nur über einen Zeitraum von weniger als 4 Monaten im Jahr oder auf Temperaturen von 12°C oder weniger beheizt werden und damit nicht in den Geltungsbereich der Verordnung fallen. Hier führt ein Verzicht auf die Option nach EnEV § 14 dazu, dass für das gesamte Gebäude ein Nachweis nach EnEV § 4 zu führen wäre. Sollen die materiellen Spielräume, die die Verordnung dem Bauherren und seinen Planern gibt, ausgeschöpft werden, empfiehlt es sich im Regelfall, von der Möglichkeit des § 14 Satz 1 Gebrauch zu machen. Auch wenn hierzu keine Verpflichtung besteht, wird das in § 13 verfolgte Ziel der Verbraucher- und Nutzerinformation bei getrenntem Nachweis in Verbindung mit der in EnEV § 14 Satz 3 vorgegebenen getrennten Darstellung in den Ausweisen nach EnEV § 13 besser erreicht als bei der vorstehend in Nr. 4 bzw. 5 dargestellten Vorgehensweise. Ein Sonderfall ergibt sich aus der Definition für Wohngebäude in EnEV § 2: „Im Sinne dieser Verordnung . . . sind Wohngebäude solche Gebäude im Sinne von Nummer 1, die ganz oder deutlich überwiegend zum Wohnen genutzt werden“. Durch diese Festlegung wird einerseits die Möglichkeit gegeben, gemischt genutzte Gebäude mit anteiliger Wohnnutzung auch insgesamt als Wohngebäude zu behandeln, diese Möglichkeit andererseits aber zugleich auf Fälle mit „deutlich überwiegender Wohnnutzung“ begrenzt. Nach der Begründung der Bundesregierung kann dann von „deutlich überwiegender Wohnnutzung“ ausgegangen werden, wenn die anteilige andere Nutzung so untergeordnet ist, dass das Gebäude dadurch seinen Charakter als Wohngebäude nicht einbüsst. Diese Beschränkung erfolgte mit Rücksicht darauf, dass für Wohngebäude andere Verfah-

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rensregelungen und Anforderungen vorgegeben sind als für Gebäude anderer Nutzung. Zu Nummer 4 Die Definition des „beheizten Raumes“ ist ohne inhaltliche Änderungen aus § 2 Abs. 2 WärmeschutzV übernommen worden. Das sind Räume, für die nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik, z.B. DIN 4701-2 (DIN EN 12 831) bestimmte Norm-Innentemperaturen oberhalb „wesentlich niedriger“ Innentemperaturen festgelegt werden. Fremdbeheizt sind z.B. in der Regel innenliegende interne Flure in Geschosswohnungen, Zentraltreppenräume in Büro-, Verwaltungsgebäuden. Durch die Nutzung im direkten Einzugsbereich ist davon auszugehen, dass eine Verbindung zwischen beheizten und unbeheizten Zonen nicht durch ständig geschlossene Abtrennungen voneinander abgegrenzt sind. Es ist zu erwarten, dass mögliche Verbindungen z.B. durch Türen geöffnet sind und sich damit auch in den angrenzenden Bereichen Innentemperaturen ≥ 19°C einstellen, vgl. hierzu DIN 4108-2 Ziffer 1: „Belüftete Nebenräume, die durch angrenzende Aufenthaltsräume indirekt beheizt werden, sind wie Aufenthaltsräume zu behandeln“. Dies gilt nicht für unbeheizte Glasvorbauten. Zu Nummer 5 Die Definition des Begriffes „erneuerbare Energien“ ist insbesondere wegen der Begünstigung in § 3 Abs. 3 erforderlich. Erneuerbare Energien besitzen eine wesentlich geringere Energiedichte als fossile Energieträger. Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energiequellen benötigen große Oberflächen zum Sammeln der Energien, gleichgültig, ob es sich um Solarzellen, Sonnenkollektoren oder Windräder handelt. Große Anlagen bedeuten aber in der Regel hohe Investitions- bzw. Anlagekosten. Die räumlich und zeitlich schwenkende Verfügbarkeit mancher erneuerbaren Energien ist gegenüber den in gespeicherter Form vorliegenden fossilen Energieträgern besonders nachteilig. Die Sonne scheint nie bei Nacht, Wind weht sehr unterschiedlich, Regen fällt nicht in jedem Jahr gleich. Konsequenz: Es müssen entweder Speicher- oder Zusatzsysteme eingesetzt werden. Beides macht die Versorgung komplexer und aufwendiger. Es geht bei dem genannten „räumlichen Zusammenhang“ darum, dass die erneuerbaren Energien so gewonnen werden, dass sie dem nachzuweisenden Gebäude direkt zugute kommen und sich der Herstellungsort in einer Entfernung zum Gebäude befindet, dass ein erforderlicher Energietransport zum Abnehmer keine größeren Verluste verursacht (kein zusätzliches CO2 für Gewinnung, Transport usw., freigesetzt wird). Regenerativ erzeugter

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Strom aus dem Verbundnetz soll aus Praktikabilitätsgründen jedoch nicht als erneuerbare Energie definiert sein. Zu den Nummern 6 bis 11 Die Begriffsbestimmungen in den Nummern 6 bis 11 entsprechen inhaltlich den Definitionen in HeizAnlV § 2 Abs. 3 bis 8. Ihre Übernahme ist besonders zur Umsetzung der europäischen EU-HeizkesselwirkungsgradRichtlinie von 1992 erforderlich. Vgl. auch DIN V 4701-10. Definitionen und Wirkungsgradanforderungen für Heizkessel gemäß Richtlinie 92/42/EWG des Rates (Europ. Wirkungsgradrichtlinie) vom 21. Mai 1992 über die Wirkungsgrade von mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beschickten neuen Warmwasserheizkesseln. Brenner und Heizkessel stellen eine gerätetechnische Einheit dar, kein Einsatz oder Zusatz von Peripheriegeräten. Zu Nummer 9 Standard-Heizkessel ist ein Kessel, bei dem die durchschnittliche Betriebstemperatur durch seine Auslegung beschränkt sein kann. MindestWirkungsgrad ≥ 80 + 3 log Pn (Pn: Leistung des Heizkessels). Es ist umstritten, dass die Wiedereinführung veralteter EUStandardheizkessel aufgrund „unverständlichen Nachfolgegehorsams“ gegenüber EU-Wettbewerbsmodalitäten in der Energieeinsparverordnung im Sinne einer positiven Verwendung erwähnt werden. Auch wenn nach gegenwärtiger EU-Wettbewerbslage Standardheizkessel verwendet werden dürfen, so sollten diese nicht noch ausdrücklich definiert werden. Eine Technologie, von der man sich vor über 20 Jahren in der Bundesrepublik (aus energetischen Gründen, die eine geringere Energieausnutzung, besonders aufgrund ihres kleinen Teillastungsnutzungsgrades aufweisen und hohe Verteilungsverluste verursachen,) verabschiedet hat, verdient es nicht, noch in der Energieeinsparverordnung besonders hervorgehoben zu werden, auch nicht durch Vorgabe von „Randbedingungen“. Die niedrigen Wirkungsgrade begründen die Vorgaben des Einsatzes dieser Bauart bis zur Leistung von 400 kW festzulegen. Unter Beachtung klimatischer Verhältnisse sind Zulassungen im europäischen Raum nur in Ländern mit kurzer Heizperiode akzeptabel. Europäischer Wettbewerb auf dem Sektor energiesparender Geräte ist erwünscht, aber nicht bei ineffizienter Technik. Die EnEV ist bereits jetzt veraltet! Innovative Systeme werden ad absurdum geführt.

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Zu Nummer 8 Nennwärmeleistung: In der 1. Verordnung zur Durchführung des BundesImmissionsschutzgesetzes (Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen – 1. BImSchV) in der Fassung der Bekanntmachung vom 14. März 1997 (BGBl. I S. 490) enthält § 2 Nr. 10 für den Begriff „Nennwärmeleistung“ eine Legaldefinition. Danach ist der Begriff identisch mit dem EnEV § 2 Nr. 8. Vgl. auch EnEV § 11 Abs. 1 Satz 1, Abs. 3 Nr. 5, Abs. 4 sowie EnEV § 12 Abs. 3. Zu Nummer 9 Standardheizkessel (überwiegende konstanter Temperaturbedarf > 60°C) bedürfen im Regelfall aus konstruktiven Gründen einer Mindestkesselwassertemperatur. Anwendung vorrangig zur Trinkwassererwärmung (EnEV § 11 Abs. 2) oder Spitzenlastkessel in Mehrkesselanlagen. Der Nutzungsgrad liegt bei mittleren Kesselwassertemperaturen von ca. 70°C etwa 15% unter dem eines NT-Kessels. Die häufig zu NT- und Brennwertkesseln technisch und energetisch ungünstigen Standardkessel sind aus rechtlichen Gründen im Zusammenhang mit dem europäischen Binnenmarkt Teil der Verordnung. Zu Nummer 10 Niedertemperatur (NT)-Heizkessel ist ein Kessel, der kontinuierlich mit einer Eintrittstemperatur von 35°C bis 40°C funktionieren kann und in dem es unter bestimmten Umständen zur Kondensation kommen kann; hierunter fallen auch Brennwertkessel für flüssige Brennstoffe. Mindestwirkungsgrad ≥ 87,5% + 3 log Pn (Pn: Leistung des Heizkessels). NTHeizkessel sind seit 1980 am Markt und haben sich schnell als effizientes System durchgesetzt. Niedrigste Oberflächenwärmeverluste und reduzierte Abgasverluste ermöglichen Nutzungsgradsteigerungen gegenüber alten Konstanttemperatur-Heizkesseln von bis zu 30%-Punkten. Durch spezielle Konstruktionen z.B. in Form von mehrschaligen Konvektionsheizflächen, wird der Niedertemperaturbetrieb ermöglicht. Bei Heizkesselaustausch mit einem Standardkessel ist ein neuer Schornstein erforderlich. Zu Nummer 11 Brennwertkessel ist ein Kessel, der für die permanente Kondensation eines großteils der in den Abgasen enthaltenen Wasserdämpfe konstruiert ist. Mindestwirkungsgrad ≥ 97 + 1 log Pn (Pn: Leistung des Heizkessels). Der Siegeszug des Gas-Brennwertkessels begann Ende der 80er Jahre. Durch die Kondensation des im Heizgas enthaltenen Wasserdampfes kann die Energieausnutzung nochmals um ca. 10%-Punkte gegenüber NT-Kesseln

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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gesteigert werden, d.h. der Energiegewinn liegt aufgrund der zusätzlichen Brennwertnutzung je nach Heizsystem und Brennstoff zwischen 5% und 10%. Der Einsatz von korrosionsbeständigen Wärmetauscherflächen ist ein wesentliches Konstruktionsmerkmal dieser Technik. Das Kondensat muss ab einer Leistung von 24 kW neutralisiert werden. Bei Heizkesselaustausch mit einem Standardkessel ist ein neuer Schornstein erforderlich. Die vielfach vorgetragene Forderung, den Brennwertkessel – zumindest für neue Gebäude – zwingend vorzuschreiben, konnte aus verschiedenen Gründen nicht umgesetzt werden; Brennwertnutzung ist nach derzeitigem Stand der Technik nur beim Energieträger Gas eine wirkliche Alternative. Eine Verpflichtung käme folglich auch nur für diesen Energieträger infrage. Dies würde einer Bevorzugung des Gases durch die EnEV gleichkommen Ergänzung: Heizlast ist die dem Raum zuzuführende maximale Wärmeleistung unter Auslegungsbedingungen zur Einhaltung der Sollbedingungen einer Heizungsanlage nach DIN E 12 831, früher: Wärmebedarf nach DIN 4701. Kühllast ist eine dem Raum zuzuführende maximale Kälteleistung einer Raumlufttechnischen Anlage unter Auslegungsbedingungen zur Einhaltung der Sollbedingungen. Der Jahres-Energiebedarf ist der berechnete Energiebedarf eines Gebäudes für ein mittleres Jahr nach den üblichen Definitionen der NormGradtage und eines Testreferenzjahres.

Der Zweite Abschnitt (§§3 bis 7) enthält energetische Anforderungen an zu errichtende Gebäude. Im Gegensatz zu den Vorschriften des Dritten Abschnitts, die sich mit Änderungen bestehender Gebäude befassen, betreffen die §§ 3 bis 7 ausschließlich Neubauten. Nutzungsänderungen ohne bauliche Änderungen werden vom Energiesparrecht (EnEG, EnEV) nicht erfasst.

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§ 3 enthält die wesentlichen Anforderungen an die Gruppe der neu zu errichtenden Gebäude mit normalen Innentemperaturen einschließlich der Wohngebäude. Zu Absatz 1 Wie schon bei der früheren WSVO’95 wird bei Wohngebäuden die Gebäudenutzfläche und nicht die Wohnfläche herangezogen. Die Nutzfläche berechnet sich aus der Formel in der EnEV Anhang 1 Ziffer 1.3.4. Absatz 1 bestimmt, dass Neubauten mit normalen Innentemperaturen so auszuführen sind, dass die aus Anhang 1 Tabelle 1 ersichtlichen Höchstwerte für den Jahres-Primärenergiebedarf und den spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlustkoeffizient eingehalten wird.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Die europäische Norm DIN EN 832 definiert einen „spezifischen Transmissionswärmeverlust“ als Wärmestrom durch die Außenbauteile je Grad Kelvin Temperaturdifferenz. Durch zusätzlichen Bezug auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche wird aus diesem Kennwert eine energetische Eigenschaft des Gesamtgebäudes, die dem „mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten“ entspricht, der bis 1994 wesentlicher Anforderungsgegenstand der Wärmeschutzverordnung war. Mit der Begrenzung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust soll sichergestellt werden, dass der bisher erreichte Wärmeschutz nach der Wärmeschutzverordnung trotz optimaler Anlagentechnik nicht unterschritten wird. Der spezifische Transmissionswärmeverlust ist ein geeigneter Maßstab zur Beschreibung diese Schutzstandards, weil er ein Zwischenergebnis der ohnehin erforderlichen Nachweisrechnungen nach DIN EN 832 sowie nach dem vereinfachten Verfahren in Anhang 1 Nr. 3 ist und seine Begrenzung damit keinen nennenswerten zusätzlichen Aufwand erfordert. Bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen ist der JahresPrimärenergiebedarf als Maximalwert festgeschrieben. Er setzt sich aus dem Produkt von Anlagenaufwandszahl und Jahres-Nutzwärmebedarf zusammen. Die Anlagenaufwandszahl ist die Bewertung der Heizungsanlage und ergibt sich als Verhältnis der von der Wärmeerzeugung aufgenommenen Primärenergie in Bezug auf die abgegebene Nutzwärme. Rechenverfahren zur Ermittlung von qP nach DIN V 4701-10. Der JahresNutzwärmebedarf setzt sich zusammen aus dem Heizwärmebedarf (Berechnung nach DIN V 4108-6) und dem Trinkwasserwärmebedarf mit 12,5 kWh/(m²a) nach EnEV Anhang 1 Punkt 2.2. Wenn eine Heizungsanlage auch Wärme für Gebäudeteile bereitstellt, für die DIN V 4701-10 keine Nachweisregeln für den JahresPrimärenergiebedarf enthält, ist auch für einen anderen Gebäudeteil der Jahres-Primärenergiebedarf nicht zu begrenzen, für den er aufgrund der Regelungen EnEV § 3 Abs. 1 zu begrenzen wäre. Hier darf aber der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust des jeweiligen Höchstwertes nach EnEV Anhang 1 Tabelle 1 Spalte 5 nicht überschritten werden. Zu Absatz 2 Absatz 2 bestimmt die Anwendung der in Anhang 1 vorgesehenen Nachweisverfahren auf verschiedene Gebäudenutzungen. Für Wohngebäude – dem größten Teil des Neubauvolumens – sieht Nummer 1 ein vereinfachtes Verfahren vor, das in Anhang 1 Nr. 3 näher ausgestaltet ist. Damit soll der bei diesen Gebäuden in der Regel anzutreffenden geringeren Planungstiefe

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Rechnung getragen werden. Das vereinfachte Verfahren ist so gestaltet, dass es gegenüber einer ausführlichen Berechnung nach dem Monatsbilanzverfahren der DIN EN 832 in der Regel zu etwas schärferen, aber im Sinne der EnEG wirtschaftlich vertretbaren Anforderungen führt. Es ist nur auf kleinere Wohngebäude anzuwenden, deren Fensterflächenanteil 30% nicht übersteigt. Diese Grenze ist erforderlich, weil das vereinfachte Verfahren in dieser Hinsicht auf Näherungen beruht, die auf Wohngebäude mit großen Fensterflächen nicht zutreffen. In diesen Fällen ist das ausführlichere Monatsbilanzverfahren nach Nummer 2 anzuwenden. Dem Bauherren steht es frei, die Berechnungen auch bei Wohngebäuden mit einem Fensterflächenanteil bis zu 30% nach dem ausführlichen Monatsbilanzverfahren vorzunehmen. Für Wohngebäude mit einem Fensterflächenanteil f > 30% und alle Nichtwohngebäude ist die Verwendung des Monatsbilanzverfahren beim Nachweis der Anforderungen nach der EnEV zwingend vorgeschrieben. Da es sich bei der EnEV um einen öffentl. rechtlichen Vorgang handelt ist zu fragen: Wer prüft den Fensterflächenanteil von 30% der wärmeübertragenden Umfassungsfläche? Nummer 2 legt das Berechnungsverfahren und Nachweisverfahren für „andere Gebäude“ fest. Die Vorschrift soll sicherstellen, dass die in Absatz 1 geregelten Begrenzungen des Energiebedarfs und des Transmissionswärmeverlusts nach einheitlichen und damit vergleichbaren sowie nachvollziehbaren Regeln und Bedingungen berechnet werden. Im einzelnen wird auf Anhang 1 Nr. 2 mit den anzuwendenden technischen Regelwerken und Festlegungen verwiesen. Auf darüber hinaus benötigte, ergänzende technische Regeln insbesondere für baustoff-, bauteil- und ausführungsspezifische Angaben (wie z.B. Wärmedurchgangskoeffizienten, Gesamtenergiedurchlassgrade, anlagentechnische Merkmale) soll in Bekanntmachungen auf Grund des § 15 Abs. 1 hingewiesen werden. Lüftungsanlagen sind auf den Jahres-Primärenergiebedarf anrechenbar. Hiernach können Anlagen anrechenbar werden, wenn

− die Dichtheit des Gebäudes nachgewiesen wurde (Blower Door), − keine Zusatzenergien (fossil oder elektrisch) für die Kühlung erforderlich sind, − der definierte Luftwechsel erreicht wird. Zu Absatz 3 Absatz 3 legt fest, dass für Gebäude mit normalen Innentemperaturen, die mit Wärmeerzeugern, für die keine Regeln der Technik vorliegen, beheizt

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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werden, der Jahres-Primärenergiebedarf nicht begrenzt wird. Unter „Wärmeerzeuger, für die keine Regeln der Technik vorliegen“ wird verstanden: Die gesamte Anlagentechnik bestehend aus Wärmeübergabe, Verteilung, Speicherung und Erzeugung. Diese Regelung kann in Anspruch genommen werden, wenn keine Bewertung mit DIN V 4701-10 möglich ist. Gleichzeitig wird festgelegt, dass bei diesen Gebäuden der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust 76% des jeweiligen Höchstwertes nach Anhang 1 Tabelle 1 Spalte 5 nicht überschreiten darf. Unter diese Regelung fallen auch die Anbauten über 100 m³ sowie Gebäude mit gemischter Nutzung. Diese Regelung führt bei Nicht-Wohngebäuden mit einem Fensterflächenanteil größer 30% in vielen Fällen dazu, dass der bauliche Wärmeschutz nicht wirtschaftlich realisierbar ist. Da nach EnEV § 17 Aufwendungen, die innerhalb angemessener Fristen nicht durch eintretende Einsparungen erwirtschaftet werden können, zu unbilliger Härte führen, können die vollziehenden Behörden von der Anwendung des § 3 Absatz 2 Satz 2 befreien. Den vollziehenden Behörden wird empfohlen, dass die Auflage für die vorstehend genannten Fälle nach Absatz 3 der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust 76% des jeweiligen Höchstwertes nach EnEV Anhang 1 Tabelle 1 Spalte 6 nicht überschritten werden darf. Dies steht im Einklang mit der Begründung der Bundesregierung, wonach mit der Regelung lediglich ein Wärmeschutzstandard sichergestellt werden soll, wie er für eine Referenzanlage sich ergeben würde. Eine Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs nach Absatz 2 ist nicht für alle Arten der Beheizung ohne weiteres möglich. In diesen Sonderfällen sollen ausschließlich Anforderungen an den spezifischen Transmissionswärmeverlust gestellt werden. Dies hat auch zur Folge, dass bei Wohngebäuden ansonsten nach Absatz 1 und 2 einzubeziehende Warmwasserbereitung unberücksichtigt bleibt. Die Nummern 1 und 2 sollen zusätzliche Anreize zur Verwendung erneuerbarer Energien im Sinne der EnEV § 2 Nr. 5 (insbesondere von nachwachsenden Rohstoffen als Brennstoff) und von Wärme aus KraftWärme-Kopplung schaffen. Allerdings sollen auch diese Gebäude die Grenzwerte für den spezifischen Transmissionswärmeverlust einhalten. Wegen der besonders günstigen Primärenergiefaktoren „Null“ der genannten Heizsysteme würden sie in dieser baulichen Ausführung auch bei einer (in solchen Fällen oft aufwändigen) Berechnung nach den Regeln der Technik besonders günstige Energiebedarfswerte aufweisen; der Primärenergiefaktor ist bereits in der jeweiligen Erzeugeraufwandszahl nach DIN

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V 4701-10 eingerechnet. Durch die Grenze „mindestens zu 70 vom Hundert“ soll sichergestellt werden, dass die hier aufgeführten Beheizungsformen für das Gebäude bestimmend sind. Für die Anwendung ist es dabei auf Grund der gewählten Formulierung und des Kontextes der Verordnung maßgeblich, zu welchem Anteil die Beheizung insgesamt – also unter Berücksichtigung auch der Verluste des Heizsystems und der Hilfsenergien (die auch bei der Nutzung erneuerbarer Energien erforderlich sind) – auf erneuerbare Energien entfällt. Diese Auslegung steht im Einklang mit der Begründung der Bundesregierung zur Verordnung. Für Nummer 2 wird damit zugleich ausgeschlossen, dass solche Wärmepumpen begünstigt werden, die hinsichtlich ihrer Effizienz hinter dem Stand der Technik zurückbleiben. Wärmepumpen gewinnen unter Nutzung eines Anteils erneuerbarer Energie – i.a. Strom – einen weiteren Anteil Energie hinzu, bei dem es sich um Umweltwärme im Sinne von EnEV § 2 Nr. 5 handelt. Im Regelfall sind sie „selbsttätig arbeitende Wärmeerzeuger“. Zur Inanspruchnahme der Regelung der EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 2 ist Nr. 3 dieser Auslegung zu beachten. Wärmepumpen zählen zu den „erneuerbaren Energien“, wenn die Stromaufnahme der Wärmepumpe höchstens 30% der Summe aus Heizwärmebedarf und Trinkwassernutzen beträgt. Für den Nachweis, dass diese Bedingung erfüllt ist, muss die EnEV-Rechnung komplett durchgeführt werden. Das Verordnungsziel lässt sich nur dann erreichen, wenn die verwendete Anlagentechnik eine im Sinne der energiebezogenen Merkmale – hier also des Anteils erneuerbarer Energien – stabile Betriebsweise erlaubt. Da diese nur bei selbsttätig arbeitenden Wärmeerzeugern gewährleistet ist, schränkt die EnEV die Inanspruchnahme der begünstigenden Sonderregelung an dieser Stelle auf solche Wärmeerzeuger ein. Es bleibt jedoch die Frage, welche Funktionen selbsttätig sein müssen? Vor dem Hintergrund der genannten Zielvorstellung können besonders die Förderung des Brennstoffs und die Entaschung, die besonders bei biogenen Brennstoffen erforderlich sind, durchaus nicht selbsttätig erfolgen, nicht jedoch der eigentliche Prozess der Wärmeerzeugung. Dem stünde bei Zentralheizungen auch die Vorschrift der EnEV § 12 Abs. 1 entgegen, die nur bei selbsttätigen Wärmerzeugern erfüllt werden kann [404]. Die Regelung der EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 2 muss bei Vorliegen der Voraussetzungen nicht zwingend in Anspruch genommen werden. Für die Mehrzahl der Einsatzformen erneuerbaren Energien ist ein Nachweis der Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs nach DIN V 4701-10 möglich und nach der Verordnung auch zulässig. Es ist ferner davon auszugehen, dass sich dabei für den Bauherren keine schärferen materiellen An-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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forderungen ergeben als im Falle der Inanspruchnahme der Ausnahme [404]. Für energetische Bewertung der Beheizung mit Einzelfeuerstätten stehen keine technischen Regeln zur Verfügung. Dies gilt auch für einige andere Beheizungsformen. Nummer 3 stellt deshalb Gebäude, die überwiegend raum- oder raumgruppenweise durch Einzelfeuerstätten oder durch andere nicht nach Regeln der Technik bewertbare Techniken beheizt werden, insoweit von der Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs frei, als ihr spezifischer Transmissionswärmeverlust den Wert von 76% des ansonsten anzuwendenden Höchstwertes für den Jahres-Primärenergiebedarf nicht übersteigt (Satz 2). Dies entspricht dem spezifischen Transmissionswärmeverlust eines Gebäudes, das mit einer Heizungsanlage ausgestattet ist, die für die Festlegung des Anforderungsniveaus der Verordnung als Referenzanlage herangezogen wurde. Bei dieser Referenzanlage handelt es sich um eine verordnungsgerecht ausgeführte Zentralheizung mit Warmwasser als Wärmeträger, Niedertemperatur-Heizkessel als Wärmeerzeuger, einer Auslegungstemperatur des Verteilnetzes von 70/55°C und raumweiser Regelung mittels Thermostatventilen. Zu Absatz 4 Die Vorschrift enthält zusätzliche Anforderungen zur Begrenzung des Energiebedarfs im Sommer. Aus Gründen der Vereinfachung und wirtschaftlichen Vertretbarkeit sind diese Anforderungen auf Gebäude beschränkt, deren Fensterflächenanteil 30%, auf die ganze Fassade bezogen, übersteigt. Da der Energiebedarf für die sommerliche Kühlung auf Grund der anzuwendenden technischen Regeln nicht im Jahres-Primärenergiebedarf enthalten ist, bedarf es dafür einer zusätzlichen Anforderung. Diese zusätzlichen Anforderungen werden auf zwei unterschiedliche Größen bezogen; wobei der zuerst genannte Sonneneintragskennwert für alle Fälle einschlägig ist, während die Kühlleistung Gegenstand einer Öffnungsklausel für bestimmte Gebäude ist. Die Anforderungen sind Gegenstand von Regeln der Technik. Anhang 1 Nr. 2.9 enthält die Verweise darauf und legt fest, dass bei Nichtwohngebäuden nur solche Maßnahmen gefordert werden, die im Einzelfall wirtschaftlich vertretbar sind. Ist eine Raumkühlung erforderlich, dann soll durch die Begrenzung der Solarstrahlung, die in die genutzten Räume eintreten kann, die für die Kühlung erforderliche Energie so gering wie möglich gehalten werden. Die möglicherweise erforderlichen energetischen Aufwendungen für die Kühlung sind ebenso, wie die für die Beleuchtung mit Kunstlicht durch elektrischen Strom, nicht Gegenstand der EnEV.

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Beim sommerlichen Wärmeschutz ist zu beachten, dass die Raumtemperatur nicht höher als 26°C (ausgenommen Arbeitsräume mit Hitzearbeitsplätzen) betragen soll, wenn die Außentemperatur bis zu 32°C beträgt. Nach der Arbeitsstättenverordnung soll die Innentemperatur stets mindestens 6 K darunterliegen. (Die Arbeitsstättenrichtlinie basiert auf der Arbeitsstättenverordnung. Sie regelt die Interessen des Arbeitsschutzes gegen Gefahren bei der Ausführung der Arbeit, worunter auch der Gesundheitsschutz bei der Arbeit fällt. Die Arbeitsstättenverordnung fußt auf der Gewerbeordnung, welche die Gewerbeaufsicht zur Gewerbeüberwachung berechtigt). Die Arbeitsstättenverordnung betrifft Arbeitsräume in Gebäuden einschl. Lager, Sanitärräume usw.; streng genommen fällt der öffentliche Dienst nicht unter „Gewerbe“, Büroräume von Behörden sind somit (seltsamerweise!) von den Vorschriften nicht betroffen. Nach Arbeitsstättenverordnung § 6 Abs. 1 (1) und (2) wird die Raumtemperatur in einer Höhe von 0,75 m über dem Fußboden in der Mitte des geschlossenen Raumes mit einem Thermometer gemessen (vgl. DIN 18 380, Nr. 3.7.1). Die maximale Raumlufttemperatur von 26°C ist eine Empfehlung („soll“), aber keine verbindliche Angabe. DIN 1946-2 hat diese Forderung als Muss-Vorschrift. Die Norm dient aber ausschließlich zur Auslegung von Raumlufttechnischen Anlagen, nicht aber zur Beschreibung des instationären Temperaturverhaltens eines Raumes. Durch die 6 K-Klausel ist eine typische Geräteauslegungsvorschrift, die nichts mit dem bauphysikalischen Temperaturverhalten eines Raumes oder der Temperaturempfindung der Rauminsassen zu tun hat. DIN 1946 ist eine Geräteauslegungsnorm, nicht aber eine bauphysikalische Regel zur Beurteilung des dynamischen Temperaturverhaltens im Sommer. Würde der 26°C-Forderung gefolgt, dann müsste jedes Gebäude mit einer Raumlufttechnischen Anlage ausgestattet und im hiesigen Klima im Sommer gekühlt werden. In Wirklichkeit soll die Notwendigkeit einer mechanischen Klimatisierung in jedem Einzelfall durch eine instationäre Berechnung des Wärmeverhaltens des Raumes bzw. des Gebäudes überprüft werden. Von dieser Überprüfung hängt ab, ob eine mechanische Raumlufttechnische Anlage mit Kühlteil (vgl. EnEV Anhang 1 Nr. 2.9) notwenig ist oder ob diese im gegebenen Fall durch Einsatz bauphysikalischer Mittel vermeidbar ist. Eine Klimaanlage bedingt Investitionskosten und im laufenden Betrieb Betriebs- und Wartungskosten; sie verursacht ferner relativ hohe Energieaufwendungen und damit CO2-Emissionen. In vielen Fällen kann durch bauphysikalische Maßnahmen, wie z.B.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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− Sonnenschutz − Verringerung des Glasanteils in der Fassade (man beachte die Forderung AW ≤ 30%) − Wahl wärmespeicherfähiger Innenbauteile − erhöhte natürliche Nachtlüftung durch Öffnen großer Querschnitte − konsequente Reduzierung interner Wärmelasten eine mechanische Raumlufttechnische Anlage mit Kühlteil vermieden werden, wobei die bauphysikalische Grundregel „innen nicht wärmer als außen“ eingehalten wird. Die Raumlufttemperatur von 26°C kann damit allerdings nicht strikt gewahrt werden. Dies ist de jure auch nicht erforderlich, weil die ARS-Bestimmung nur eine Soll-Bestimmung darstellt; es ist ferner de facto auch akzeptabel, weil – bei Einhaltung der genannten bauphysikalischen Maßnahmen – in der Regel die 26°C-Grenze nur an wenigen Tagen im Jahr überschritten wird.

Die Gruppe der Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen primär im Bereich des Gewerbes und der Industrie weist sehr unterschiedliche Nutzungsmerkmale auf, die eine pauschale Berücksichtigung von Lüftungswärmeverlusten und internen Gewinnen bei der Festlegung eines Grenzwertes für den Primärenergiebedarf unmöglich machen. Schon bei der Wärmeschutzverordnung wurde aus diesem Grunde auf eine Begrenzung des Jahres-Heizwärmebedarfs verzichtet. An diese Gebäude werden, soweit sie keine Aufenthaltsräume enthalten, (bauaufsichtlich) Mindestanforderungen nicht gestellt. In § 4 sollen für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen (vgl. Definition in § 2 Nr. 3) durch Verweis auf Anhang 2 deshalb lediglich Höchstwerte des spezifischen Transmissionswärmeverlusts (Tabelle in Anhang 2) und ein Berechnungsverfahren (Anhang 2 Nr. 2) vorgegeben werden. Ungeachtet der Umstellung auf geänderte Anforderungsgrößen, die mit Rücksicht auf die zugrundeliegenden Regeln der Technik verwendet werden, sollte das materielle Anforderungsniveau der WSVO’95 in etwa beibehalten werden. Neben dieser Grundanforderung sind allerdings – wie bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen – noch die generell geltenden

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Anforderungen der §§ 5 (Dichtheit, Mindestluftwechsel), 6 (Mindestwärmeschutz, Wärmebrücken), 11 (Inbetriebnahme von Heizkesseln), 12 (Verteilungseinrichtungen und Warmwasseranlagen) und 13 (Ausweise über Energie- und Wärmebedarf, Energieverbrauchskennwerte) einzuhalten. Zu den Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen zählen solche, die nach ihrem üblichen Verwendungszweck auf eine Innentemperatur von mehr als 12°C und weniger als 19°C und jährlich mehr als 4 Monate beheizt werden (aus Gründen der Wirtschaftlichkeitsklausel nach EnEG § 5; die Benutzungsdauer von 4 Monaten ergibt sich aus der Addition einzelner Heiztage und gemittelter Innentemperaturen für Gebäude dieses Anwendungsbereiches), einschließlich ihrer Heizungs-, Raumlufttechnischen und zur Warmwasserbereitung dienenden Anlagen, z.B. Waren- und sonstige Geschäftshäuser, Betriebsgebäude, Fachmärkte, Baumärkte, Baustoffmärkte, Brennstoffmärkte, Getränkemärkte, Lebensmittelmärkte usw. Bei Betriebsgebäuden, soweit sie nach ihrem üblichen Verwendungszweck auf Innentemperaturen von mindestens 19°C beheizt werden, handelt es sich meist um Gebäude, in denen überwiegend sitzende Tätigkeiten ausgeübt werden, oder aufgrund produktionstechnischer Erfordernisse, Temperaturen von mindestens 19°C erforderlich sind. Diese Gebäude sind nach EnEV § 3 (1) Ziffer 2 zu behandeln.

Zu Absatz 1 Die Anforderungen an die Dichtheit der Gebäudehülle sollen dazu beitragen, unnötige Wärmeverluste zu vermeiden. Sie stellen eine im Sinne des Verordnungsziels wichtige Nebenanforderung (Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele) dar. Die luftdichte Bauweise ist anerkannte Regel der Technik und ohne besonderen Hinweis gefordert und damit vom Bauherren einklagbar. Im einzelnen sollen

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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− die wärmeübertragende Umfassungsfläche unter Einschluss der Fugen dauerhaft luftundurchlässig gestaltet werden, soweit dies entsprechend präzisiert dem Stand der Technik möglich ist (Satz 1), und − die Fugen außenliegender Fenster und Fenstertüren die Vorgaben des Anhangs 4 Nr. 1 einhalten (Satz 2). Um den Nachweisaufwand in wirtschaftlich vertretbaren Grenzen zu halten, wird auch weiterhin davon abgesehen, für den Regelfall neben diesen materiellen Anforderungen auch eine spezielle Dichtheitsprüfung vorzuschreiben. Allerdings sollen mit einer freiwilligen messtechnischen Prüfung der Dichtheit Anforderungserleichterungen verbunden werden, die den verringerten Infiltrationsluftwechsel berücksichtigen, der in derartigen Fällen in der Praxis vorzufinden ist. Die Vergünstigungen sollen unter der Voraussetzung gewährt werden, dass die Höchstwerte in Anhang 4 Nr. 2 nicht überschritten werden (Satz 3). Diese im Hinblick auf das Verordnungsziel vertretbaren Begünstigungen bewirken, dass nach gutachterlichen Berechnungen die Einbeziehung eines Dichtheitsnachweises – trotz der damit verbundenen Kosten – einer der wirtschaftlichsten Wege zur Erfüllung der Anforderungen ist. Bei der Planung ist frühzeitig darauf hinzuweisen, dass die Forderung nach erhöhter Dichtheit des Gebäudes eine geeignete Lüftungseinrichtung erforderlich macht. Gebäude müssen dauerhaft luftundurchlässig dauerhaft ausgeführt werden. Empfehlung: Vor Installation der Anlagentechnik ist das Gebäude auf Dichtheit zu prüfen, da der Nachweis für die Dichtheit nicht in jedem Fall erbracht wird. Wird diese Prüfung durch den Auftraggeber oder im Rahmen von Förderungsmaßnahmen gefordert, z.B. BlowerDoor-Messung, gehen die Leckraten für Fugen und Umfassungsflächen in das Ergebnis ein. Die Luftdichtheit muss den Anforderungen gemäß EnEV Anhang 4 Nr. 2 genügen. Das Dilemma ist jedoch, dass bei Einhaltung des maximal zulässigen Luftwechsels der Mindestluftwechsel nicht mehr sichergestellt ist. Je nach Wetterlage kann der Luftwechsel unter 0,1 h-1 abfallen. Weder bei Anlagen nach DIN 18017, noch bei Fensterlüftung, sind die nach DIN 1946-6 und DIN 18017 geforderten Volumenströme zu erzielen. Daraus ist abzuleiten, dass der hygienisch notwendige Luftwechsel nicht mehr gewährleistet ist und damit die anerkannten Regeln der Technik nicht eingehalten werden können. Das Resultat sind Mängel, die zu Ansprüchen des Bauherren führen werden, z.B. Feuchteschäden durch mangelnde Lüftungsanlagen. Für Planer und ausführende Firmen besteht zumindest Informationspflicht, um werksvertraglich einwandfrei tätig sein zu können. Sollte der Bauherr aber eine Raumlufttechnische Anlage ablehnen, so sollte folgende Empfehlung

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abgegeben werden: Gebäude benötigen einen Mindestluftwechsel. Dies kann über Fensterlüftung oder Lüftungsanlagen erfolgen. Es ist ratsam schriftliche Bedenken beim Auftraggeber anzumelden, falls Gebäude ohne Lüftungsanlage geplant sind bzw. so ausgeführt werden sollen. Der Satz 3 bezieht sich auf alle Neubauten, d.h. auch auf Gebäude mit „niedrigen Innentemperaturen“. Eine solche Verallgemeinerung ist weder sinnvoll noch beabsichtigt. Korrekt bezieht sich die messtechnische Überprüfung nur auf Gebäude mit „normalen Innentemperaturen“. Die in der EnEV Anhang 4 Nr. 2 genannten Grenzwerte sind DIN 4108-7 entnommen und beziehen sich nur auf Gebäude mit „normalen Innentemperaturen“ und können nicht auf andere Verhältnisse ohne weiteres übertragen werden. Aus dem Nichteinhalten der Anforderung von Luftdichtheitsmessungen kann nicht gefolgert werden, dass es für Gebäude mit „niedrigen Innentemperaturen“ keine Maßgaben an die Luftdichtheit gibt. Auch für diese Gebäude gilt Satz 1, „dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft undurchlässig entsprechend dem Stand der Technik abgedichtet ist“. Zu Absatz 2 Neben der geforderten Gebäudedichtheit sollen beim Neubau auch weiterhin Vorkehrungen zur Gewährleistung eines zum Zwecke der Gesundheit (Hygiene) und Beheizung (Verbrennungsluft) ausreichenden Luftwechsels getroffen werden (Satz 1). Dies entspricht geltendem Recht. Dieser Luftwechsel kann über Fensterlüftung oder Lüftungsanlagen erbracht werden. Bei luftdichter Gebäudehülle sind auch im wärmetechnisch sanierten Altbau die erforderlichen Verbrennungsluftanforderungen bei raumluftabhängigen Feuerstätten sicherzustellen. Vgl. EnEV Anhang 4 Nr. 3. Wegen der Forderung der dauerhaften Luftdurchlässigkeit der Gebäudeumfassungsfläche stellen die Rauchabzugsvorrichtungen eines AufzugsFahrschachtes ein Problem dar, der eine dauerhafte Öffnung erfordert. Der Vergeudung von Heizenergie durch diese dauerhaft am Baukörper angebrachte Öffnung hat man bisher kaum Beachtung geschenkt, zumal sie ja „behördlich“ gefordert ist (LBauO, Aufzugsrichtlinie 95/16/EG Artikel 2(3)). Die Brandsicherheit unter Berücksichtigung der Energieeinsparung kann durch Rauchansaugsysteme [447] verwirklicht werden, die vom VdS produktzertifiziert sind. Bei der Berechnung des spezifischen Lüftungswärmeverlustes ist von einem Standardluftwechsel nach DIN V 4108-6 von n = 0,7 h-1 auszugehen. Dieser Luftwechsel kann auf n = 0,6 h-1 verringert werden, wenn ein Nachweis der Dichtheit des Gebäudes erbracht wird.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Wenn in den Baugenehmigungsvorlagen sichtbar dieser 0,7fache Luftwechsel überschritten wird, müsste das bei der Bestimmung der Anlagenaufwandszahl zu einem Malus führen. Jede Raumlufttechnische Anlage überschreitet dann den Luftwechsel 0,7, wenn die Zuluft nicht allein zum Atmen dienen soll, sondern noch andere Aufgaben wahrzunehmen hat. Damit klettert auch der Aufwand an Hilfsenergie für den Ventilator und andere Komponenten. Aber dieser Aufwand berührt nicht den Jahresprimärenergiebedarf nach der EnEV, weil der die Aufwendungen für die Kühlung ausklammert. Genaugenommen müsste man in diesem Fall für das Nachweisverfahren nur den Grund-Luftwechsel anteilig berücksichtigen und viel zu aufwändig die anderen Funktionen der hohen Zuluftrate mit ihrem anteiligen Hilfsenergieverbrauch ausklammern. Wird ein Gebäude mit einer Anlage für Luftwechsel ausgestattet, die nutzungsbedingt weit über den Randbedingungen der Verordnung liegen, und wird auch keine Wärmerückgewinnung solcher Anlagen angerechnet, so ist es vor diesem Hintergrund zulässig, die Verluste ausschließlich den nicht von der Verordnung erfassten Zwecken dieser Einrichtung, nämlich z.B. der Kühlung und der Abfuhr von Geruchs- und Schadstoffen, zuzuordnen und das Gebäude beim Energieeinsparnachweis wie ein natürlich belüftetes Gebäude mit dem in DIN V 4108-6 vorgegebenen Luftwechsel zu berechnen. Die Anrechnung einer Wärmerückgewinnung von Klimaanlagen ist generell nicht zulässig, wenn in der Lüftungsanlage die Zuluft unter Einsatz von elektrischer oder aus fossilen Brennstoffen gewonnener Energie gekühlt wird. Satz 2 i.V.m. Anhang 4 Nr. 3 stellt bestimmte Mindestanforderungen an verwendete Lüftungseinrichtungen, die auf Grund neuerer technischer Erkenntnisse fortgeschrieben wurden. Sie müssen – vorbehaltlich abweichender oder zusätzlicher Anforderungen nach dem Bauordnungsrecht der Länder – a) stufenlos einstellbar (d.h. auch schließbar) und leicht regulierbar sein und b) im geschlossenen Zustand den Dichtheitsanforderungen der DIN EN 12207 genügen. Planungswerte über den Luftwechsel in Gebäuden enthält DIN 1946-6. Aus der Reduzierung des Luftwechsels von n = 0,7 h-1 auf n = 0,6 h-1 ergibt sich eine Reduzierung für den Lüftungswärmebedarf von ca. 14%. Allein durch diese Reduzierung können für das Erreichen des gewünschten Primärenergiebedarfs teure Baustoffe „eingespart“ werden. Stellt man diese Einsparung den Planern und Ausführenden für ihren Mehraufwand

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zur Verfügung, wird das Bauen mit Sicherheit nicht teurer – es wird mit höherer Qualität kostenoptimiert gebaut. In einem luftdicht ausgeführten Gebäude findet kein natürlicher Luftaustausch mehr statt. Dies bedeutet, dass der Nutzer erheblichen Einfluss auf die energetischen und bautenschutztechnischen Anforderungen hat: Lüftet er zuviel, kann der errechnete Energiebedarf nicht eingehalten werden. Lüftet er zuwenig, sind Feuchtigkeitsprobleme bis hin zum Schimmelpilzwachstum vorprogrammiert. Es liegt in der Verantwortung der planenden und ausführenden Ingenieure, sich mit diesem Risiko auseinanderzusetzen und darauf hinzuweisen. Bezüglich der oben genannten Lüftungswärmeverluste spricht man nicht von „Frischluft“ sondern von „Außenluft“, da die einem Gebäude zugeführte Außenluft nicht unbedingt „frisch“ sein muss.

Da die Verordnung in §§ 3 und 4 dem Prinzip der Gesamtanforderung folgt, kann im Einzelfall durchaus die Situation auftreten, dass auf Grund eines besonders hohen Wärmeschutzstandards bei einzelnen Bauteilen der Wärmeschutz bei anderen Bestandteilen des Gebäudes stark reduziert werden könnte. Dies würde zumindest bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen zu unerwünschten und vermeidbaren Energieverlusten führen. In Teilbereichen stellen dies zwar die in den Bauordnungen der Länder – aus Gründen der Standsicherheit und der Gesundheit – enthaltenen Anforderungen an den bauphysikalischen Mindestwärmeschutz sicher, der Geltungsbereich dieser Anforderungen deckt sich nicht mit dem dieser Verordnung. Vor diesem Hintergrund soll Absatz 1 – ebenso wie schon in der Wärmeschutzverordnung – ein Mindestniveau für den Wärmeschutz der einzelnen Außenbauteile gewährleisten. Im Rahmen der Ermächtigung nach § 15 Abs. 1 ist hierzu besonders auf die Neufassung der Norm DIN 4108-2 hingewiesen worden, wo z.B. die bisherige Regelung des Abstandes des Heizkörpers vor den Fensterflächen, die Mindestforderungen an

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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den „Bereich von Rollladenkästen“ sowie für Flächenheizungen präzisiert sind, desgl. der Mindest-Wärmeschutz im Sinne bauphysikalischer und hygienischer Belange. Unter „wesentlich niedrigen Innentemperaturen“ kann zahlenmäßig definiert werden, z.B. 10 K. Ungeklärt ist, ob Wohnungstüren gegen Treppenräume oder Einschubtreppen zum unbeheizten Dachraum hier auch gemeint sind. Absatz 2 schreibt erstmals vor, den Einfluss konstruktiver Wärmebrücken so gering wie möglich („nach dem Stand der Technik und den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen“) zu halten. Der danach noch verbleibende Einfluss der Wärmebrücken ist nach Maßgabe des Anhangs 1 Nr. 2.5 zu berücksichtigen. Die Aufnahme einer solchen Vorschrift ist geboten, weil auf Grund der deutlich verschärften Anforderungen an den Wärmeschutz der Einfluss der Wärmebrücken relativ an Bedeutung gewonnen hat. Konstruktive Wärmebrücken können nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden!

Bei sehr kleinen Gebäudevolumina bis 100 m³ (ca. 30 - 40 m² z.B. Anbauten nach § 8 Abs. 3, Kioske, Container für Wohn- und Arbeitszwecke, freistehende Nebengebäude, Wachgebäude u.ä.) ist eine gegenüber größeren Gebäuden abweichende Regelung gerechtfertigt, weil ansonsten für diese Gebäudegruppe regelmäßig Fälle auftreten können, bei denen keine wirtschaftliche Ausführung möglich ist. Die Anlagentechnische Anforderungen (Heizungsanlage und Warmwassersysteme) sind allerdings ohne Einschränkungen für Gebäude unter 100 m³ Gebäudevolumen einzuhalten. Die Kopplung an die Anforderungen, die in Anhang 3 für Veränderungen an Außenbauteilen bestehender Gebäude genannt sind, bietet sich an, weil diesen Anforderungen ein hinsichtlich der jeweiligen Konstruktion differenzierter, aktueller Stand der Technik zugrunde liegt, der in der Regel auch wirtschaftlich ausführbar ist. Die Anforderung nach EnEV Anhang 3 Tabelle 1 gilt unabhängig davon, mit welchen Bauprodukten und Bauteilen dieses Gebäudevolumen umhüllt ist. Bei der Wahl der relevanten U-Werte gilt, dass es sich bei den betreffenden Grenzwerten um Anforderungen an Gesamtbauteile handelt und nicht um Anforderungen an Teile einer Konstruktion oder eines Kon-

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struktionselementes. Die Anforderungen an die Heizungsanlage gemäß EnEV Abschnitt 4 sind einzuhalten. Bei der Erweiterung einer bestehenden Heizungsanlage gelten die Anforderungen nur für die neu eingebauten Anlagenteile, z.B. selbsttätig wirkende Einrichtungen zur raumweisen Regelung, ggf. Dämmung von Wärmeverteilungsleitungen. Anbauten mit einem Volumen über 100 m³ unterliegen den Anforderungen für Neubauten und können die Regelung nach EnEV § 7 nicht beanspruchen. Für Anbauten über 100 m³ Gebäudevolumen, die an die Heizungsanlage eines bestehenden Gebäudes angeschlossen werden sollen, sind die Regelungen nach § 7 nicht einschlägig; demnach ist nach § 8 Abs. 3 im Grundsatz ein Nachweis wie bei zu errichtenden Gebäuden zu führen. Für den Nachweis der Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs von Gebäuden in § 3 Abs. 2 in Verbindung mit EnEV Anhang 1 sind die Nachweisverfahren eindeutig festgelegt. Dazu wird hinsichtlich des Rechengangs für die primärenergetische Bewertung der Anlagentechnik auf DIN V 4701-10 verwiesen, die ausschließlich für neue Gebäude mit normalen Innentemperaturen gültig ist. Wenn eine Heizungsanlage auch Wärme für Gebäudeteile bereitstellt, für die die DIN V 4701-10 keine Nachweisregeln für den Jahres-Primärenergiebedarf enthält, ist demzufolge auch für einen anderen Gebäudeteil nicht zu begrenzen, für den er aufgrund der Reglungen des § 3 Abs. 1 eigentlich zu begrenzen wäre. Hier darf aber der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust 76% der des jeweiligen Höchstwertes nach EnEV Anhang 1 Tabelle 1 Spalte 5 nicht überschreiten [454].

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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§ 8 enthält Anforderungen, die bei der Änderung einschließlich der Erweiterung von bestehenden Gebäuden beachtet werden müssen. Es handelt sich im Wesentlichen um eine Fortschreibung aus der Wärmeschutzverordnung. Die EnEV setzt auf folgende Instrumente, um die bessere Erschließung von Energieeinsparreserven im Gebäudebestand zu ermöglichen: − Neufassung der „Spielregeln“ für ohnehin durchzuführende Maßnahme im Gebäudebestand − Einzelne verpflichtende bauliche Nachrüstungen − Nachrüstungsmaßnahmen im anlagentechnischen Bereich. Die Anforderungen an den Gebäudebestand in der EnEV sind ordnungsrechtlich leider nur eingeschränkt anwendbar. Absatz 1 Satz 1 enthält i.V.m. Anhang 3 bedingte Anforderungen (Begrenzung der Wärmedurchgangskoeffizienten), die – wie bisher schon die entsprechenden Anforderungen der Wärmeschutzverordnung – bei bestimmten, in der EnEV Anhang 3 im einzelnen aufgeführten baulichen Maßnahmen insoweit beachtet werden müssen, wie Außenbauteile von der Baumaßnahme betroffen sind. Der Katalog der Anforderungen nach der WSCHVO’95 wurde erweitert um die Außenputzerneuerung und für Fachwerkswände. Für diese Anforderungen braucht nur der durch die Anforderungen der Verordnung veranlasste Anteil des Investitionsaufwandes einer Wirtschaftlichkeitsuntersuchung unterzogen werden; für die in der EnEV Anhang 3 enthaltenen Anforderungen konnte die wirtschaftliche Vertretbarkeit im Sinne des § 5 EnEG nachgewiesen werden [395], wobei es richtig unter (1) heißen muß: „Anhang 3 Nr. 1 bis 6“ [454]. Dies gilt auch für die Erneuerung von Decken, die beheizte Räume nach unten gegen Außenluft abgrenzen. Satz 2 enthält hierzu eine Bagatelleregelung, die materiell § 8 Abs. 2 Satz 2 WärmeschutzV entspricht. EnEV Anhang 3 enthält nur Anforderungen an Decken, die beheizte Räume nach oben gegen Außenluft abgrenzen oder nach unten an unbeheizte Räume oder an das Erdreich grenzen, aber keine Anforderungen an die Erneuerung von Decken, die beheizte Räume nach unten gegen Außenluft abgrenzen (z.B. Tordurchfahrten, Gebäudeüberstände). Zu beachten ist aber die Forderung des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 für solche Decken (Fußwärme!). Bei Änderungen von Fenstern, Türen und Fassaden ergibt sich somit ein wärmetechnischer und luftdichter Standard wie im Neubau. Dabei ist zu

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beachten, dass die Verbrennungsluftzufuhr bei raumluftabhängigen Feuerstätten weiterhin gesichert ist. Die Bagatellegrenze soll den Bauherren davor schützen, dass bei kleinen Instandsetzungen bereits ein Planungsaufwand erforderlich wird. Es soll auch vermieden werden, dass das Erscheinungsbild von bestehenden Gebäuden dadurch uneinheitlich wird, dass schon bei sehr kleinem Maßnahmenumfang in dem betroffenen Bereich auf Grund der EnEV andere Ausführungen gewählt werden müssen [404]. Die Anforderungen gelten nur, soweit eine der in der EnEV Anhang 3 genannten Maßnahmen durchgeführt wird, d.h. nur für die von der jeweiligen Maßnahme betroffene Bauteilfläche. Damit soll dem Wirtschaftlichkeitsgebot des EnEG Rechnung getragen werden, zumal eine wärmetechnische Verbesserung im Regelfall nur in Kombination mit ohnehin durchgeführten Maßnahmen wirtschaftlich ist. In den entsprechenden Gutachten [394, 395], die der Verordnungsgeber hat anfertigen lassen, ist die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen nach EnEV Anhang 3 auch ausschließlich in Zusammenhang mit den dort genannten Anlässen und demzufolge nur für die betroffenen Teilflächen allgemein nachgewiesen worden [404]. In vielen Fällen lässt sich eine Maßnahme an einer Teilfläche nur dann in der von der EnEV Anhang 3 genannten Weise technisch korrekt ausführen, wenn die Maßnahme auf die gesamte Fläche ausgedehnt wird. Hiervon kann in vielen Fällen besonders dann ausgegangen werden, wenn es sich nicht um zusammenhängende, in sich abgeschlossene Teilflächen handelt, z.B. dann, wenn eine Erneuerung des Außenputzes an vielen kleinen, nicht zusammenhängenden Teilflächen einer Fassade durchgeführt wird, die insgesamt den in der Bagatellegrenze genannten Anteil von 20% überschreitet. Eine derartige Ausweitung einer ursprünglich in kleinem Umfang geplanten Maßnahme ist aber auf Grund der vorgenannten Tatbestände meist nicht wirtschaftlich im Sinne des EnEG, so dass hier von Vorliegen einer Härte nach EnEV § 17 ausgegangen werden kann. In der handwerklichen Praxis ergeben Fenstereinbausituationen oft Probleme, wenn nicht im Vorfeld nachvollziehbare Konstruktionsdetails gelöst sind. Das Fenster muss in der Dämmstoffebene eingelagert sein, um geometrische Wärmebrücken zu minimieren. Dazu muss u.a. der Blendrahmen überdämmt werden. Bei sehr großen Dämmstoffdicken entstehen besonders bei kleinen Fensterformaten einengende „Schießscharten“. Empfehlenswert ist eine schräg gearbeitete Laibung auch im Sturzbereich durch einen Lichtkeil für eine verbesserte Tageslichtnutzung, Bild 3.08. Die Putzerneuerung kann im Bereich von Fensterlaibungen, Dachanschlüssen, Zierelementen der Fassade zum Tatbestand der unbilligen Härte nach EnEV § 17 führen. Die Auswirkungen sind im Einzelfall zu untersuchen.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

149

Bild 3.08. Lichtkeil Laibung, Beispiel.

Die Anforderungen der EnEV gelten nicht, wenn weniger als 20% der Bauteilfläche einer Orientierung des Gebäudes geändert werden. Mit der Begrenzung auf 20% soll verhindern, dass bereits bei kleinflächigen Reparaturmaßnahmen ein größerer Aufwand zu treiben und damit die Verhältnismäßigkeit nicht mehr gegeben ist. Bei einer Erweiterung des bestehenden Gebäudes um zusammenhängend mindestens 30 m³ müssen die Anforderungen der EnEV an neu zu errichtende Gebäude erfüllt werden. Wird eine Fußbodenheizungsanlage in einem bestehenden Gebäude eingebaut, sind die Anforderungen an den max. Wärmedurchgangskoeffizienten Umax = 0,40 W/(m²K) (Zeile 5a) bzw. 0,50 W/(m²K) (Zeile 5b) für das gesamte Bauteil gemäß EnEV Anhang 3 Tabelle 1 einzuhalten. Sind die Randbedingungen zur Heranziehung der EnEV bei einer Wandheizung in bestehenden Gebäuden gegeben, gilt für den Einbau in Außenwänden ein max. Wärmedurchgangskoeffizient Umax = 0,35 W/(m²K) (Zeile 1b) bzw. 0,45 W/(m²K) (Zeile 1a) gemäß EnEV Anhang 3 Tabelle 1. Bei Wandheizungen im inneren Gebäudebereich ist die Wärmedämmung im Einvernehmen mit dem Nutzer auf die heiztechnischen Belange des Nebenraumes abzustellen. Je nach Gebäudekonzeption kann es sein, dass der Wärmeschutz besser ausgeführt wird. Dies ist dann bei der Flächenheizung zu beachten. Beim nachträglichen Einbau von Flächenheizungen in Böden, Wänden oder Decken in vorhandenen Gebäuden sollten die baulichen Gegebenheiten beachtet werden (nach „Richtlinie für die Installation von Flächenheizungen bei der Modernisierung von bestehenden Gebäuden. Anforderun-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

gen und Hinweise. Mai 2002. Bundesverband Flächenheizungen e.V. Hagen), besonders − bei der Fußbodenheizung: Verfügbare Aufbauhöhe, Beschaffenheit des Untergrundes sowie Tragfähigkeit des Untergrundes. − bei der Wandheizung: Freie, verfügbare Wandfläche, Beschaffenheit des Untergrundes sowie vorhandene Installationen. − bei der Deckenheizung: Verfügbare Raumhöhen, Beschaffenheit der Decken sowie Tragfähigkeit der Decken. Zu Absatz 2 Absatz 2 enthält eine Öffnungsklausel für Gebäude, deren energetische Qualität nach der Änderung insgesamt dem derzeit für Neubauten geltenden Anforderungsniveau nahe kommt und bei denen deshalb auf bedingte Anforderungen bei Ersatz oder Erneuerung verzichtet werden kann. Will der Bauherr hiervon bei einem bestehenden Gebäude mit normalen Innentemperaturen Gebrauch machen, ist er allerdings gehalten, für das gesamte Gebäude den Jahres-Primärenergiebedarf zu ermitteln, dies macht eine umfangreiche Berechnung notwendig. Es bestehen keine Anforderungen an die spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverluste (EnEV Anhang 1 Tabelle 1). Bei Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen bezieht sich die Regelung auf den spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust, der bei neuen Gebäuden dieser Art die Hauptanforderung darstellt. Die Regelung des Absatzes 2 vermittelt dem Bauherren in diesen Fällen größere Flexibilität. Sie soll ferner Anreize schaffen, auch bei bestehenden Gebäuden den Jahres-Primärenergiebedarf zu ermitteln und diesen in Energiebedarfsausweisen festzuhalten. Zu Absatz 3 Satz 1 stellt klar, dass bei einer bestimmten Erweiterung des beheizten Gebäudevolumen (z.B. Kioske, freistehende Nebengebäude durch Anbauten oder Dachausbauten bzw. Aufstockungen usw.) der hinzugekommene beheizte Bereich den Anforderungen, die an neue Gebäude gestellt werden, genügen muss. Dies trifft etwa beim nachträglichen Dachgeschossausbau zu, wenn erstmalig eine Wärmedämmung eingebaut wird. Ist dagegen bereits ein Minimum an Wärmedämmung vorhanden, so ist diese nur auf das Niveau der Altbauforderungen anzuheben [156]. Die wirtschaftliche Vertretbarkeit ist auch hier generell gegeben. Auch wenn bauliche Erweiterungen hinsichtlich der Anforderungen den Neubauten gleichgestellt werden, soll und kann ein Energiebedarfsausweis (§ 13 Abs. 1) bzw.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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ein Wärmebedarfsausweis (§ 13 Abs. 3) nicht verlangt werden, weil dieser nur den hinzukommenden Teil des Gebäudes beschreiben würde und deshalb den Zweck eines solchen Ausweises (Transparenz für den Nutzer) nicht erfüllen würde. Allerdings muss ein Energiebedarfsausweis in den Fällen erstellt werden, auf die § 13 Abs. 2 anwendbar ist (Satz 2). Diese Bestimmung schreibt für umfangreiche Erweiterungen (mehr als 50%) vor, dass ein solcher Ausweis unter Einbeziehung des bereits bestehenden Gebäudeteils ausgestellt wird, sofern die praktisch erforderlichen Berechnungen durchgeführt werden. Die Bagatellegrenze (30 m³) entspricht materiell der in der bisherigen WSVO’95 enthaltenen, wobei wegen der Geltung dieser Regelung auch für Gebäude, für die die Gebäudenutzfläche nicht bestimmbar ist, die Angabe in m³ erfolgte. Die Verfahrensvereinfachung in § 7 für Bauvolumina bis 100 m³ soll auch auf die baulichen Erweiterungen kleineren Umfanges anwendbar sein. Weist die Erweiterung ein kleineres beheiztes Volumen als 30 m³ auf (z.B. Anbau eines Wintergartens), werden keine Anforderungen gestellt bis auf die Einhaltung der Anforderungen an die Heizungsanlage gemäß EnEV Abschnitt 4. Beim Anbau eines beheizten Wintergartens an ein bestehendes beheiztes Gebäude gilt, dass nach § 8 Abs. 3 die Erweiterung eines Gebäudes um mindestens 30 m³ zus. Gebäudevolumen den Vorschriften für zu errichtende Gebäude einzuhalten sind. Hat der anzubauende Wintergarten ein kleineres Volumen, werden keine Anforderungen gestellt, bis auf die Einhaltung der Anforderungen an die Heizungsanlage gemäß EnEV Abschnitt 4. Bei einem Volumen des Wintergartens bis 100 m³ kann ein vereinfachter Nachweis geführt werden. Dabei dürfen die Außenbauteile die in der EnEV Anhang 3 Tabelle 1 genannten Höchstwerte für die Wärmedurchgangskoeffizienten nicht überschreiten. Alternativ ist gegenüber den Regelungen in EnEV § 7 ein ausführlicher Nachweis für Neubauten (auch für Wintergärten) möglich. – Beheizte Wintergärten sind in keinem Fall das Ziel der EnEV! Die Errichtung beheizter Glasanbauten sollte, besonders zur Vermeidung großer Energieverschwendung, nur mit optimierten Produkten erfolgen. Im Sinne der Energieeinsparung sind unbeheizte Glasvorbauten vorzuziehen [454].

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Zu Absatz 1 In Heizungsanlagen, die vor dem Inkrafttreten der ersten HeizungsanlagenVerordnung, am 1. Oktober 1978, errichtet bzw., in Betrieb genommen wurden, sind nach statistischen Angaben des Schornsteinfegerhandwerks noch rd. 3,2 Millionen veraltete Heizkessel (davon ca. 1,6 Millionen ölgefeuerte Anlagen) in Betrieb und diese Anlagen sind „physisch und moralisch völlig verschlissen“, überwiegend Wechselbrand- oder Umstellbrandkessel mit konstant angehobenen Kesselwassertemperatur von mehr als 70°C betrieben [191]. Die Brennstoffausnutzung und damit die energetische Qualität dieser Kessel ist im Vergleich zum heutigen Standard im allgemeinen deutlich schlechter, da sie u.a. häufig überdimensioniert und nur unzureichend gegen Wärmeverluste gedämmt sind. Insbesondere durch den Einbau effizienterer neuer, CE-gekennzeichneter Kessel kann der Energieverbrauch dieser veralteten Heizungsanlagen im Durchschnitt um etwa 20% gesenkt werden. Daneben können auch andere moderne Wärmeerzeuger, z.B. Wärmepumpen, zur deutlichen Verringerung des Energieverbrauchs führen. Das hiermit erschließbare CO2-Minderungspotential ist beträchtlich.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Es sind 3 Eurocent für den Austausch eines Wärmeerzeugers zu investieren, um 1 Liter Heizöl jährlich einzusparen. Zwei Gründe sprechen dafür mit dem Austausch des Heizkessels nicht bis zu diesen Terminen zu warten, oder, da nach (4) eine Eigennutzung bei Ein- und Zweifamilienhäusern vorliegt, noch weiter hinauszuschieben. Die relativ langen Fristen bedeuten nämlich nicht, dass diese Anlagen keine Energieverschwender sind, die unnötig hohe Energiekosten, und der Umwelt vermeidbare Belastungen bescheren. Der Gesetzgeber vertraut auf die ökonomische Einsicht dieser Betreiber, damit diese möglichst bald, aber zu einem ihnen entgegenkommenden Termin in eine effiziente Heiztechnik investieren. Ein weiterer Grund liegt in der Technik der alten Konstanttemperaturkessel. Nicht nur dass diese oft nur 2/3 der eingesetzten Energie in Nutzwärme umsetzen, ihr Nutzungsgrad wird mit sinkender Auslastung immer schlechter. Das liegt an den hohen Auskühl-, Oberflächen- und Abgasverlusten der Kesselgeneration der 70er Jahre. Wird nun zwar die Wärmedämmung des Gebäudes saniert, aber der Kesseltausch hinausgezögert, bringt dies genau einen gegensätzlichen Effekt. Durch die verbesserte Dämmung sinkt die Heizlast (Wärmebedarf) des Gebäudes und damit die Auslastung des alten Kessels. Mit dem sinkenden Nutzungsgrad wird der Nutzen der geringeren Heizlast z.T. im wahrsten Sinne des Wortes wieder „verheizt“. Wesentlicher Bestandteil einer effizienten Wärmeerzeugung in Gebäuden mit Niedrigenergiehausstandard sind Öl/Gas-NiedertemperaturHeizkessel oder Gasbrennwertkessel mit folgenden Merkmalen: − Sie werden mit gleitend abgesenkter Kesselwassertemperatur betrieben und können abschalten, wenn keine Wärme benötigt wird. − Der Nutzungsgrad von Niedertemperatur-Heizkesseln liegt deutlich über 90%. Gas-Brennwertkessel erreichen je nach Heizwassertemperatur Nutzungsgrade bis zu 108%. Kennzeichnend für neuzeitliche Heizkessel ist der stabile Nutzungsgradverlauf bei einem weiten Auslastungsbereich. Während der Nutzungsgrad von alten Heizkesseln mit geringer werdender Auslastung ständig abfällt, steigt der Nutzungsgrad eines Niedertemperaturkessels bei geringer werdender Auslastung an. Ausschlaggebend für dieses Verhalten sind die minimalen Oberflächenverluste neuzeitlicher Heizkessel, die im Vergleich zu alten Heizkesseln nur noch bis zu 1/10 betragen. Entscheidend hierfür ist der Betrieb mit gleitend abgesenkter Kesselwassertemperatur. Geringere Abgasverluste bei Teillastbetrieb tragen ebenfalls zum stabilen Nutzungsgradverlauf bei. Besonders ausgeprägt ist dieser Anstieg bei Brennwertkesseln.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Der Nutzungsgrad von Niedertemperatur-Brennwertkesseln ist somit weitestgehend unabhängig von der Auslastung der Anlage. Selbst wenn die Leistung des Heizkessels doppelt so groß gewählt wird, wie der Wärmebedarf des Gebäudes, bleibt der Nutzungsgrad des Heizkessels nahezu unverändert. − Ein großer Wasserinhalt des Heizkessels ist Voraussetzung für die gute Regelbarkeit und die problemlose hydraulische Einbindung. Auf eine Zwangsdurchströmung und Zusatzbauteile, wie Überströmventil oder Heizwasser-Pufferspeicher kann dann verzichtet werden. Zudem reduziert ein großer Kesselwasserinhalt die Anzahl der Ein-/Aus-Takte und damit die Start- und Abschalt-Emissionen. − Ein geringer heizwasserseitiger und heizgasseitiger Widerstand verringert den Stromverbrauch der Heißwasserumwälzpumpe und des Brennergebläses [191]. Zu den Nachrüstungsverpflichtungen des § 9 Abs. 1 ist festzustellen, dass möglicherweise ein Zielkonflikt zwischen der ersten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen – 1. BImSchV) und der EnEV entstehen kann. Obwohl beide Verordnungen unterschiedliche Ziele, nämlich im einen Fall Emissionsbegrenzungen und im anderen Fall energetische Wirkungsgrade verfolgen, werden in engem zeitlichen Rahmen unterschiedliche Nachrüstungsanforderungen gestellt, die beim betroffenen Bürger bzw. Betreiber von heiztechnischen Anlagen zu Unverständnis führen würden. So kann es passieren, dass der Bezirksschornsteinfegermeister möglicherweise zweimal im Jahr nach unterschiedlichen Rechtsmaterien eine Nachrüstung der heizungstechnischen Anlagen verlangen könnte. Dies ist in der Öffentlichkeit nicht vermittelbar. Diese Änderung vermeidet unzumutbare Härten beim Anlagenbetreiber. Der Zeitpunkt, ab wann für eine Feuerungsanlage die neuen Abgasverlust-Grenzwerte gelten, hängt nicht von der Leistungsgröße ab, sondern vom Ergebnis der Einstufungsmessung der Schornsteinfeger, die besonders 1997 durchgeführt wurde. Damit die Anlagenbetreiber nicht vom Ablauf der Übergangsfrist überrascht werden, sind die Bezirksschornsteinfeger gehalten, ein Jahr vor Fristablauf durch eine entsprechende Anmerkung auf der Messbescheinigung darauf hinzuweisen, dass die Feuerungsanlage die neuen Grenzwerte voraussichtlich nicht ohne Weiteres einhalten wird. Für die Außerbetriebnahme der Heizkessel ist eine Übergangsfrist bis Ende des Jahres 2006 vorgesehen. Dadurch sollen auch eventuelle Auswirkungen der Anforderungen auf die Preise der Produkte und auf die

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Mieten verringert werden. Für Heizkessel, deren Wirkungsgrade z.B. auf Grund der Anforderungen der 1. BImSchV in den letzten Jahren durch Brennererneuerung verbessert wurden, wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Verhältnismäßigkeit die Nachrüstungspflicht um drei Jahre verlängert (Satz 2). Ebenfalls aus Wirtschaftlichkeitsgründen gilt die Nachrüstungsverpflichtung als erfüllt, wenn die Anlage mit NT- oder Brennwertkessel ausgestattet ist, auch wenn diese Kessel noch nicht der CEKennzeichnung unterlagen (Satz 3). Vor 1978 eingebaute Zentralheizungen mit mehreren Wärmeerzeugern sind mit Einrichtungen nachzurüsten, die Verluste durch nicht betriebsbereite Kessel automatisch verhindern (sogen. Kesselfolgeschaltung). Zwar werden die über 3 Mio. vor dem 1. Oktober 1978 eingebauten, ineffizienten Heizkessel in Altbauten zur Modernisierung verpflichtet. Doch davon ausgenommen sind Ein- und Zweifamilienhäuser, die vom Eigentümer selbst bewohnt werden. Hier wird der Austausch erst mit einem Eigentümerwechsel nach EnEV § 9 Absatz 4 fällig. In den vergangenen Jahren ist bereits offensichtlich geworden, dass die für den Gebäudebereich bestehenden Verordnungen leider die gewünschten Effekte weitgehend verfehlt haben. Deutlich zu erkennen ist dies u.a. in folgenden Punkten: − Modernisierungsstau bei 4,5 Millionen veralteter Heizungsanlagen (Anlagen älter als 17 Jahre). − Fehlender Vollzug der bedingten Nachrüstungsverpflichtungen aus der bisherigen Heizungsanlagenverordnungsverpflichtung. − Zu lange Übergangsfristen aus der Einstufungsmessung gemäß 1. Bundesimmissionsschutzverordnung. − Unzureichende oder entfallene wirtschaftliche Anreize zur Anlagenmodernisierung z.B. nach § 82 a Einkommensteuerdurchführungsverordnung. − Zunehmender Einbau von ineffizienten Standardprodukten (Standardheizkessel) im Neubau kontra Einsatz energetisch wirkungsvoller Anlagentechnik. Nicht empfehlenswert ist die Nachrüstung alter (auch kleiner) Kessel allein mit neuen Brennern [395]. Bei schlechten Kennwerten sollte vielmehr immer ein Austausch des gesamten Kessels vorgenommen werden, weil nur so die bedeutenden Betriebsbereitschaftsverluste reduziert und das Teillastverhalten verbessert werden können. Der Austausch von alten Kesseln mit Baujahren vor 1979 ist in der Regel wirtschaftlich, wenn eine Restnutzungsdauer von weniger als 4 Jahren vorliegt. Davon ist bei Kes-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

seln, die bereits mehr als 15 Jahre eingebaut sind, auszugehen. Der Einsatz sollte vorzugsweise durch Brennwertkessel erfolgen. Dafür sind die Voraussetzungen: − − − −

Verfügbarkeit von Erdgas Verlegbarkeit eines luftdichten Abgasrohres Verlegbarkeit einer Kondensatflussleitung Hinreichend geringe Rücklauftemperaturen, sind im Gebäudebestand wegen der schon erfolgten Reduzierung der Wärmelast erreicht bzw. in der Folge von Wärmeschutzmaßnahmen unschwer zu erreichen.

Die zusätzliche Energieeinsparung und Umweltbelastung durch Brennwertnutzung beträgt 6 bis 10 %. Der Ersatz bestehender mit Erdgas betriebener Kessel durch Brennwertkessel ist wegen der höheren Energiekosteneinsparung noch wirtschaftlicher als der Einsatz von NiedertemperaturKesseln und daher nach Möglichkeit vorzuziehen. Die Entsorgung eines alten Kessels bedeutet „Sondermüll“! Im Sinne der wirtschaftlichen Vertretbarkeit ist es nicht angemessen die Maßnahme nach Nr. 1 auch bei Gebäuden anzufordern, die strukturell leer stehen und abgerissen werden sollen. Für diese Gebäude, bei denen zur Marktbereinigung im Rahmen bestätigter Stadtentwicklungskonzeptionen der Abriss vorgesehen ist bzw. in ähnlichen gelagerten Fällen kann davon ausgegangen werden, dass der Tatbestand der unbilligen Härte nach EnEV § 17 gegeben ist [404] Für viele Heizungsanlagenbesitzer stellt sich gar nicht die Frage, ob sie nach der EnEV ihre Anlage modernisieren müssen, sondern nur noch wann genau sie es tun müssen. Denn die 1996 novellierte Erste Bundesimmissionsschutz-Verordnung (Kleinfeuerungsanlagen-Verordnung) stellt an alte Heizkessel z.B. mit bis zu 25 kW Leistung bestimmte Anforderungen. Danach dürfen die Abgasverluste, also die Wärme, die umgenutzt durch den Schornstein abzieht nur max. 11% betragen. Anlagen, die mehr als 3%-Punkte darüber lagen, mussten bis 1999 erneuert werden. Anlagen, die den Grenzwert um 2%-Punkten überschreiten, waren bis 2002 zu modernisieren. Und für Anlagen, die mit 12% Abgasverlust laufen, endet die Schonfrist im Jahr 2004. Zum Vergleich: Der Abgasverlust neuerer Geräte liegt bei maximal 7 bis 8 %. Wie es um den Kessel bestellt ist, erfährt man aus dem Messprotokoll des Schornsteinfegers. Die EnEV liefert aber eine Art Steilvorlage, indem sie die Austauschpflicht für Altkessel mit Baujahr vor 10/1978 vorschreibt. Die Bundesregierung hat hierzu auch ein neues flankierendes KfW-Förderprogramm der Kreditanstalt für Wiederaufbau (Frankfurt am Main) zur Altbausanierung

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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beschlossen, dass Maßnahmenprodukte fördert. Gefördert werden Investitionen in Wohngebäuden, die im Jahr 1978 oder vorher fertiggestellt worden sind. Gefördert werden folgende Maßnahmenpakete: Maßnahmenpaket 1 − Erneuerung der Heizung und − Wärmedämmung des Daches und − Wärmedämmung der Außenwände Maßnahmenpaket 2 − Erneuerung der Heizung und − Wärmedämmung des Daches und − Wärmedämmung der Kellerdecke oder von erdreichberührten Außenflächen beheizter Räume − Erneuerung der Fenster Maßnahmenpaket 3 − Erneuerung der Heizung und − Umstellung des Heizenergieträgers und − Erneuerung der Fenster Maßnahmenpaket 4 Kombinationen außerhalb der Pakete 1 bis 3. Abweichende Maßnahmen oder Maßnahmenkombinationen sowie Maßnahmen mit abweichenden technischen Spezifikationen können gefördert werden, wenn der Darlehensnehmer durch Bestätigung eines nach Landesrecht Bauvorlageberechtigten oder eines in Bundes- oder Landesprogrammen für den Gebäudebereich als Energieberater zugelassenen Ingenieurs nachweist, dass mit den Maßnahmen eine CO2-Einsparung von mindestens 40kg/m²Wohnfläche und Jahr erreicht wird.

Als abweichende Maßnahmen kommen u.a. auch in Betracht: − − − − −

Mechanisch betriebene Lüftungsanlagen, Erdwärmetauscher, Transparente Wärmedämmung, Photovoltaik-Anlagen, Wärmepumpen im Sinne von § 9 des Eigenheimzulagengesetzes vom 26. März 1997 (BGBl. I S. 734) − Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung − Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien, die im Marktanreizprogramm zur Förderung erneuerbarer Energien genannt werden.

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

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Aufgrund der Maßnahmen nach Absatz (1) zur Energieeinsparung ist auch eine Überprüfung der installierten Wärmemengenzähler erforderlich, da diese nach einer Modernisierung der Regel- und Pumpentechnik und Wahl einer neuen Temperaturspreizung mit großer Wahrscheinlichkeit überdimensioniert sind. Und daraus resultieren negative Auswirkungen auf die Genauigkeit der Verbrauchserfassung, was zu Ungerechtfertigkeiten bei der Verbrauchskostenverteilung führen kann. In der Praxis sind vor der Modernisierung ca. 75 % aller Kleinwärmezähler, die in Wohnungen mit Heizkörpern zur Erfassung der Heizwärme installiert sind, überdimensioniert. Dies wirkt sich negativ auf die Erfassungsgenauigkeit der Messgeräte aus durch die EnEV wird sich das Problem der Überdimensionierung noch verschärfen. Bauliche Änderungen sind in der Regel nicht erforderlich, wenn die Nenngröße eines Wärmemengenzählers den neuen energetischen Gegebenheiten des Gebäudes angepasst werden muss. Denn in den meisten Fällen dürfte es genügen, einen Wärmemengenzähler der Nenngröße Qn1,5 gegen einen Wärmemengenzähler der Nenngröße Qn0,6 auszutauschen, wobei die Zähler hinsichtlich der Baulänge und des Anschlussgewindes baugleich sind. Anhaltswerte für die Wärmemengenzählerdimensionierung ein Wohnungsbereich: Temperaturspreizung K

Wärmebedarf kW

Nenngröße m³/h

20

0 - 11 12 - 30 31 - 40

0,6 1,5 2,5

15

0-8 9 - 22 23 - 30

0,6 1,5 2,5

8

0-4 5 - 12 13 - 16

0,6 1,5 2,5

Zu Absatz 2 Für die energetische Effizienz einer Heizungsanlage ist neben der Wärmeerzeugung auch die Wärmeverteilung von besonderer Bedeutung. Große Wärmeverluste entstehen vor allem durch ungedämmte Rohrleitungen und Armaturen in ungeheizten Räumen wie z.B. Kellerräumen. Untersuchungen zeigen, dass der jährliche Wärmeverlust, der durch ungedämmte Verteilleitungen und Armaturen im Kellerbereich verursacht wird, bei der

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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bisher üblichen Auslegung des Rohrnetzes nach statistischen Angaben (Statistik aus der Überwachungstätigkeit nach der 1. BImSchV, der Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen) bis zu einem Viertel des JahresHeizenergieverbrauchs eines Wohngebäudes betragen kann. Rohrdämmungen sollen daher nachgerüstet werden, soweit dazu keine aufwändigen Vor- oder Nacharbeiten (Aufbrechen und Wiederherstellen von Verkleidungen, Installationsschächten u.ä.) erforderlich sind. Näheres ist in Anhang 5 beschrieben. Die Nachrüstungsverpflichtung gilt aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht für Rohrleitungen und Armaturen, die bereits mit einer gewissen, wenn auch geringeren Dämmung nach der ehemaligen Heizungsanlagenverordnung zwar nicht ausreichend gedämmt wurden, aber bereits mit einer geringeren Dämmung versehen sind. Selbst bei einer vorhandenen Dämmschichtdicke von 2 mm mit einer Wärmeleitfähigkeit λ = 0,035 W/(mK) ist bereits die Hälfte des Einsparpotentials zwischen einem ungedämmten Rohr und einer Dämmung gemäß den Anforderungen nach der EnEV erreicht. Zu Absatz 3 Die vorgeschriebene Dämmung (Dämmstoffdicke ca. 30 mm, WLG 040) der obersten Geschossdecken (meist > 1,0 W/(m²K)) ist nach vorliegenden Untersuchungen eine der wirtschaftlichsten Maßnahmen zur Energieeinsparung im Bestand. Nicht begehbare, für die Nachrüstarbeiten aber oberseitig zugängliche nicht trittfeste oberste Geschossdecken (Scherentreppen für kleine Deckenöffnungen, Einschubtreppe, offene Treppe usw.) bilden ein Potential für wirtschaftliche Energiesparmaßnahmen, das bisher offenbar im Rahmen von Erneuerungen (vgl. EnEV § 8) nur in geringem Umfang erschlossen wurde. Die Verbesserung des Wärmeschutzes ist von oben oder unten wirtschaftlich durchführbar, optimale Ergebnisse stellen sich ein, wenn der U-Wert von 0,25 W/(m²K) erreicht wird. Begehbare Decken werden ausgenommen, weil hier die Wirtschaftlichkeit auf Grund einer bestehenden oder möglichen Nutzung des Dachraumes (z.B. als Abstell- oder Trockenraum) oder eines späteren Ausbaus unter Umständen nicht gegeben wäre. Von den Anforderungen ausgenommen sind auch nicht zugängliche oberste Geschossdecken. Besteht z.B. aus Gründen der Herstellung oder der Gewährleistung der Luftdichtheit bzw. Diffusionsdichtheit kein Zugang zum Raum über der obersten Geschossdecke, dann wäre der Aufwand einer nachträglichen Dämmung im Vergleich zum Nutzen zu groß. Für die Nachrüstung der Rohrdämmung (Absatz 2) und der Dämmung oberster Geschossdecken (Absatz 3) ist ebenfalls eine Übergangsfrist bis Ende des Jahres 2006 vorgesehen. Hier sollen bei der Vergabe von ent-

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sprechenden Fristen auch Wärmeschutzmaßnahmen pflichtweise verordnet werden. Auch in diesem Zusammenhang sollen denkbare Auswirkungen der Anforderungen auf die Preise der Produkte und auf die Mieten verringert werden. Haben die betroffenen Decken eine Wärmedämmung, die eine Nachrüstung unwirtschaftlich erscheinen lässt, kann im Einzelfall über EnEV § 17 von der Nachrüstung befreit werden. Eine zusätzliche Dämmung auf der Deckenoberseite ist bei Massivdecken meist unkritisch. Bei Holzdecken ist zu prüfen, ob die Decke bereits mit Wärmedämmung versehen und ob eine Dampfbremse vorhanden ist bzw. welche Diffusionswiderstände die vorhandenen und die neuen Bauteilschichten aufweisen, sonst kann es u.U. durch die zusätzlichen Maßnahmen zu Tauwasserausfall im Bauteil kommen Auszuschließen sind Spitzböden über beheiztem Raum, kleine Speicher und Trockenräume. Oft wird die Frage gestellt, was wirtschaftlicher ist – die Dämmung der nicht begehbaren, aber zugänglichen obersten Geschossdecke oder der Dachfläche, wenn die jeweils gedämmten Flächen die Anforderungen des Mindestwärmeschutzes und den Forderungen der EnEV erfüllen. Der Wärmedurchgangskoeffizient der ungedämmten Dachfläche betrage UDach = 6 W/(m²K) und die Dachfläche ist etwa 1,6fach größer als die Geschossdeckenfläche. Der Luftwechsel im Dachraum kann vernachlässigt werden. Der Wärmeverlust der seitlichen Giebelwände, eventueller Abseitenwände und Dachfenster sowie die Wärmeabgabe eines Schornsteins und Anbindungen an den Treppenraum bleiben unberücksichtigt [451]. Bei beiden Lösungen ist der jeweilige Transmissionswärmebedarf annähernd gleich groß, wenn die entsprechenden Bauteile wärmeschutztechnisch nach der EnEV bemessen würden. Aus bauphysikalischer Sicht ist die Dämmung der Dachfläche sowohl nach DIN 4108-2 als auch nach der EnEV die bessere Lösung mit geringerem Transmissionswärmebedarf der Decke über dem obersten Geschoss. Der nicht ausgebaute Dachraum ist in diesem Fall höher temperiert und dient als ausgleichender Wärmepuffer. Zusätzlich besteht jederzeit die Möglichkeit, den nicht ausgebauten Dachraum als trockenen und temperierten Abstellraum zu nutzen [451]. Gutachterliche Untersuchungen [395] zeigen auch für die nachträgliche Dämmung zugänglicher Kellerdecken eine ausreichende Wirtschaftlichkeit, die es rechtfertigt, diese Maßnahme innerhalb einer angemessenen Frist allgemein zu fordern. Ein Vorbehalt hinsichtlich baurechtlicher Vorgaben ist hier jedoch unverzichtbar: Eine nachträgliche Dämmung dieser Decken ist nicht immer ohne weiteres mit der geforderten Mindesthöhe des Räume oder mit Brandschutzvorschriften vereinbar.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Zu Absatz 4 (Sogen. Omaklausel:) Besonders bei Kumulation mehrerer Tatbestände können die Kosten der Nachrüstung für ältere Wohngebäude für die Eigentümer mit niedrigerem Einkommen eine starke bis unzumutbare Belastung darstellen. Dies gilt um so mehr, als in Gebäuden mit ein und zwei Wohnungen, von denen bei Inkrafttreten der EnEV eine der Eigentümer selbst bewohnt, trotz gegebener genereller Wirtschaftlichkeit nach EnEG § 5 ein Kesselaustausch (Absatz 1), nachträgliche Dämmung der Rohrleitungen (Absatz 2) und nachträgliche Deckendämmung (Absatz 3) nach den gutachterlichen Feststellungen weniger wirtschaftlich ist als bei Mehrfamilienwohnhäusern. In kleineren Wohngebäuden etwa aus den 50er bis zur ersten Hälfte der 70er Jahren sind aber besonders häufig Eigentümer anzutreffen, die das Gebäude selbst nutzen. Durch die Begrenzung der Nachrüstungsverpflichtung bei zum Zeitpunkt des Inkrafttretens dieser Verordnung selbstgenutzten Ein- und Zweifamilienwohnhäusern auf den Fall des Eigentumswechsels wird in diesen Bereichen eine besondere Belastung vermieden. Da der Erwerber die Kosten der Maßnahme bereits bei seiner Kaufentscheidung einkalkulieren kann, erscheint eine Frist von zwei Jahren ab Eigentumsübergang angemessen. – Eine „EnEV-Checkliste“ des Initiativkreises Erdgas & Umwelt, Essen, informiert bei Eigentümerwechsel einer selbstgenutzten Immobilie innerhalb von zwei Jahren. Zu Absätzen 1 bis 4 Die Forderungen des § 9 zum Vollzug sind fast gänzlich ungeregelt. Auch wenn die Bundesländer hierfür weitestgehend zuständig sind, so müssen doch innerhalb der EnEV klare und unmissverständliche Signale für die betreffenden Wirtschaftskreise gesetzt werden, nicht zuletzt im Hinblick auf die erforderliche Rechts- und Vertragssicherheit der Baubeteiligten. Ein Mittel wäre z.B. die Fachunternehmerbescheinigung die sich ausspricht für

− den Vollzug der bedingten Nachrüstungsverpflichtungen alter Heizungsanlagen − die Bestätigung zur Erfüllung der Anforderungen an die Inbetriebnahme von Heizkesseln − die Bestätigung zur Erfüllung der Anforderungen an Wohnungslüftungsanlagen − die Bestätigung der Dichtheitsprüfung von Gebäuden − die Bestätigung zur Erfüllung der Anforderungen an Raumlufttechnische Anlagen − die Bestätigung der Einhaltung der Anforderungen gemäß Energiepass / Wärmebedarfsausweis.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Für den Gebäudebestand wurden somit Bemühungen unternommen, die Flexibilität der Planung deutlich zu erhöhen und neue Freiräume zu schaffen. Denn im Grunde genommen ist eine deutliche Energieeinsparung über abgestimmte Maßnahmen wertvoller als eine spektakuläre Einzelmaßnahme. In diesem Zusammenhang wird dem Planer angeboten, eine Energiebilanz für das gesamte Gebäude durchzuführen. Die dann zu erreichenden Anforderungen sind bei weitem nicht so scharf, wie für Neubauten. Bei wesentlichen Änderungen am Gebäude (umfassende Maßnahmen an Außenbauteilen gekoppelt mit einer Erneuerung der Heizungsanlage) ist dies ohnehin der einzig vernünftige Weg. Einige Bundesländer lassen die fristgemäße Überprüfung des Heizungskessels nach EnEV § 9 (1) und EnEV § 4 durch den Bezirksschornsteinfeger im Rahmen der Feuerstättenschau durchführen, Fristsetzung und Information der unteren Bauaufsichtsbehörde bei unterbliebenen Außerbetriebnahme (Fristüberschreitung). 31. Dezember 2006: Die Nachrüstung bestehender Anlagen und Gebäude erfordert besonders von Wohnungsbauunternehmen erhebliche Aufwendungen. Zur Vermeidung unverhältnismäßiger wirtschaftlicher Belastungen wurde eine Streckung der Investitionen auf einen Zeitraum von mindestens fünf Jahren vorgesehen. Im Sinne der wirtschaftlichen Vertretbarkeit ist es nicht angemessen, die Maßnahmen nach EnEV § 8 und § 9 auch bei Gebäuden einzufordern, die strukturell leerstehen oder abgerissen werden sollen. Für Gebäude, bei denen zur Marktbereinigung im Rahmen bestätigter Stadtentwicklungskonzeptionen der Abriss vorgesehen ist, bzw. in ähnlich gelagerten Fällen kann davon ausgegangen werden, dass der Tatbestand der unbilligen Härte nach EnEV § 17 gegeben ist [454].

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Zu Absatz 1 In die rechnerischen Nachweise des Jahres-Heizenergiebedarfs und JahresTransmissionswärmebedarfs ist die Anlagentechnik einbezogen. Während der Lebensdauer der Außenbauteile bzw. Gebäudehülle stehen jedoch viele Komponenten der Anlagentechnik – in der Regel sogar mehrfach – zur Erneuerung an. Deshalb soll sichergestellt werden, dass bei diesen Erneuerungsmaßnahmen eine mindestens gleichwertige Technik zum Einsatz kommt und somit die energetische Qualität des Gebäudes insgesamt nicht verschlechtert wird (Satz 2), d.h. keine Erhöhung des JahresHeizwärmebedarfs und daraus folgend des Jahres-Primärenergiebedarfs. Es ist davon auszugehen, dass derartige Maßnahmen, die bei der Errichtung des Gebäudes wirtschaftlich waren, in der Regel auch anlässlich einer Erneuerung – z.B. eines Austausches des Heizkessels – wirtschaftlich sind. Dies gilt im Bereich der Anlagentechnik vor allem, weil hier eine stetige energetische Verbesserung der angebotenen Technik zu beobachten und somit auch für die Zukunft zu erwarten ist. Es darf also keine Technik zum Einsatz kommen, die zu ungünstigeren Rechenwerten führen würde, z.B. Austausch eines Brennwertkessels gegen einen Standard oder gegen einen Niedertemperaturkessel. Diese Überlegungen treffen entsprechend auch für das Verschlechterungsverbot für die Außenbauteile (z.B. Dächer, Fenster und Außenwände) zu, das materiell bereits in der Wärmeschutzverordnung enthalten war (Satz 1). Im Sinne der wirtschaftlichen Vertretbarkeit ist es nicht angemessen, die Anforderungen des § 10 auch bei Gebäuden einzufordern, die strukturell leer stehen und abgerissen werden sollen. Für Gebäude, bei denen zur Marktbereinigung im Rahmen bestätigter Stadtentwicklungskonzeptionen der Abriss vorgesehen ist, bzw. in ähnlich gelagerten Fällen kann davon ausgegangen werden, dass der Tatbestand der unbilligen Härte nach EnEV § 17 gegeben ist [404]. Einige Bundesländer lassen durch Fachunternehmererklärung bei Ersatz / Umrüstung die Aufrechterhaltung der energetischen Qualität bestätigen. Zu Absatz 2 Satz 1 enthält eine Anforderung zur Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft von solchen Einrichtungen, deren positiver Einfluss auf den Energiebedarf bei der Errichtung des Gebäudes im Nachweis berücksichtigt wurde. Dies ist besonders im Interesse der Gleichbehandlung geboten. Bei vielen dieser Einrichtungen, besonders solchen zur Nutzung erneuerbarer Energien, könnte ansonsten bei einem Ausfall eine Reparatur unterlassen werden, was zur Erhöhung des Energiebedarfs des Gebäudes führen würde.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Damit die Anforderung aber nicht zu einem Hemmnis für die Anwendung neuer Techniken und regenerativer Energien führt und um eine vertretbare Flexibilität zu ermöglichen, sollen die Gebäudeeigentümer nicht gezwungen werden, derartige Einrichtungen unbegrenzt betreiben zu müssen. Statt dessen soll es ausreichen, wenn ein energetischer Ausgleich durch andere bauliche oder anlagentechnische Maßnahmen erfolgt (Satz 2). Werden also minderwertige energetische Anlagensysteme beim Austausch eingesetzt, sind die energetischen Nachteile z.B. durch andere verbesserte Techniken zu kompensieren. Wird etwa ein Gebäude mit einer Lüftung mit Wärmerückgewinnung ausgerüstet, so ist diese betriebsbereit zu halten. Sollte sich der Eigentümer entschließen, die Lüftungsanlage außer Betrieb zu setzen, so müssen Kombinationsmöglichkeiten geschaffen werden, z.B. durch die dann durchzuführende Nachrüstung einer solarthermischen Anlage zur Trinkwassererwärmung. Ein Verschlechterungsgebot ist z.B. auch gegeben, wenn bei einer Wärmepumpe nach Jahren der Kompressor kaputt geht und die Wärmepumpe außer Betrieb genommen wird und ein Ölheizkessel eingebaut wird. Zu Absatz 3 In den Sätzen werden die bisher in HeizAnlV § 9 festgelegten Pflichten des Betreibers übernommen und fortgeschrieben. Der Umfang der Wartungsarbeiten ist um die Raumlufttechnischen Anlagen erweitert worden. Dabei handelt es sich um Bestimmungen, die für die Energieeinsparung ebenso wichtig sind wie Anforderungen an die technische Ausstattung von Anlagen. Der Gebäudebetreiber wird verpflichtet, Wartungen zur Aufrechterhaltung einer energetisch günstigen Betriebsweise auszuführen bzw. ausführen zu lassen. Wartungsverträge und Betriebsanleitungen sind empfehlenswert. Denn Heizungs-, Raumlufttechnische und Warmwasseranlagen werden häufig so betrieben, dass mehr Energie verbraucht wird, als zur bestimmungsgemäßen Nutzung erforderlich ist. Bei Wohnungslüftungsanlagen können vor allem verschmutzte Filter dazu führen, dass mehr Primärenergie für Ventilatoren verbraucht als bei der Heizungsanlage eingespart wird. Durch die Wartung in zeitlichen Intervallen sollen Fehlschaltungen von Anlagen vermieden werden, wie z.B. der in der Praxis anzutreffende Fall, dass die Heizungsanlage im Sommer außer Betrieb genommen wird, aber die Heizungspumpe weiterläuft. Generell sollte verstärkt auf energetisch günstige Sollwerteinstellungen geachtet werden, besonders bei Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten. Diese Arbeiten sollen von Fachleuten durchgeführt werden. Der Hinweis auf die sachgerechte Bedienung der Anlage impliziert auch eine energiebewusste Einstellung des

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Nutzers zum Heizverhalten. So sollte bei Lüftung über Fenster im Winter primär über eine Stoßlüftung gelüftet werden und – wenn übliche Thermostatventile eingesetzt sind – der Heizkörper abgestellt werden. Ungünstiges Nutzerverhalten im Winter und besonders in der Übergangsjahreszeit kann zu hohen Abweichungen zu dem im Energiebedarfsausweis prognostizierten Heizenergieverbrauch führen. Die Wartungshinweise hinsichtlich der Leistungsgrenze von Heizungsanlagen und der zeitlichen Intervalle sind entfallen. Auf die Verpflichtung zur Wartung sollte der Betreiber aus werkvertraglichen Gründen schriftlich unter Beifügen eines entsprechenden Wartungsvertrages hingewiesen werden.

Die Regelungen des vierten Abschnittes (§§ 11 und 12) enthalten energetische Mindestanforderungen von Komponenten für Heizungs- und Warmwasseranlagen, nicht nur Anforderungen an Systeme. Hierzu wurden, soweit dies technisch erforderlich, wirtschaftlich vertretbar und rechtlich / gemeinschaftsrechtlich zulässig ist, die bewährten Anforderungen aus der bisherigen Heizungsanlagen-Verordnung übernommen. Sie gelten – wie bisher – für − die Errichtung neuer Anlagen zur Inbetriebnahme in Neubauten − den erstmaligen Einbau von (neuen) Anlagen in bestehende Gebäude sowie − den Ersatz oder die Erneuerung bestehender Anlagen oder Anlagenkomponenten. Vermisst wird die Aufnahme der Wartungsverpflichtung nach der bisherigen Heizungsanlagen-Verordnung sowie die Anpassung der Wartungsverpflichtung für die Bereiche der Warmwasserversorgung. Vermisst wird, dass eine Erinnerung in Form einer Auflistung aller Nachrüstungsverpflichtungen früherer Bestimmungen z.B. in der Heizungsanlagen-Verordnung in der Energieeinspar-Verordnung aufgenommen wurde. Die Praxis zeigt, dass bei einem erheblichen Teil von betroffenen Anlagen die entsprechenden Nachrüstungen noch nicht vorgenommen sind.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

§ 11 übernimmt materiell die bestehenden Regelungen zur Umsetzung der EU-Heizkesselwirkungsgrad-Richtlinie für die Inbetriebnahme von Heizkesseln auf der bisherigen Heizungsanlagen-Verordnung. Dort ist das Leistungsintervall 4 kW bis 400 kW vorgegeben für Standard-, Niedertemperatur- und Brennwertkessel. In Absatz 1 Satz 1 soll auf den Einbau oder das Aufstellen von Heizkesseln anstelle der Inbetriebnahme (so bisher die Heizungsanlagen-Verordnung) abgestellt werden. Diese Änderung dient der redaktionellen Anpassung der Vorschrift an die gesetzliche Ermächtigungsgrundlage in EnEG § 2 Abs. 2. Wegen der CE-Konformitätskennzeichnung vgl. Bild 3.09. Titel der Richtlinie 92/42/EWG vom 21. Mai 1992 über die Wirkungsgrade von mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beschickten neuen Warmwasserheizkesseln. Einige Bundes-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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länder verlangen nach Erstellen der technischen Anlage eine Vorlage einer Fachunternehmererklärung für die Einhaltung der Anforderungen gemäß EnEV §§ 11 und 12. Ordnungswidrigkeiten werden in den Bundesländern nach den Landesbauordnungen geregelt.

Bild 3.09. CE-Konformitätskennzeichnung nach der Verordnung zur Umsetzung der Heizkesselwirkungsgradrichtlinie vom 28. April 1998 (Bundesgesetzblatt 1998 T.1, Nr. 24, vom 30. April 1998).

Auf das grundsätzliche Verbot von Standardheizkesseln bei Neubauten (§ 2 Abs. 9 der bisherigen Heizungsanlagen-Verordnung) wurde verzichtet. Dies erscheint vertretbar, weil nach der vorliegenden Verordnung die Qualität des Heizkessels in die Nachweisrechnung mit eingeht und somit im Falle der Verwendung eines Standardheizkessels die damit verbundene geringere Energieeffizienz der Anlage an anderer Stelle z.B. durch Verbesserungen am Gebäude aufgefangen werden müsste. Bei bestehenden Gebäuden soll der Einsatz von Standardheizkesseln dann möglich sein, wenn die Heizungsanlage Vorkehrungen enthält, die die Auswirkungen der geringeren Effizienz dieser Kessel abmindern. Dennoch ist die Wiederzulassung des EU-Standard-Heizkessels problematisch. Im Zusammenhang mit der Zulassung dieses Heizkessels ist die EnEV schon bei Inkrafttreten bereits veraltet, innovationsfeindlich und beschäftigungspolitisch negativ. In der EU-Wirkungsgradrichtlinie 1992 sind drei Heizkesselarten ausgewiesen. Der EU-Standard-Heizkessel mit einem antiquierten Jahresnutzungsgrad von 82% bis 88% ist in Deutschland durch die Heizungsanlagen-Verordnung und die Bundes-Immissionsschutzverordnung in seiner Verwendung bis 400 kW eingeschränkt. Das entspricht den umweltpolitischen Intentionen zur Einsparung von Primärenergie und der CO2-Minderung. Aus Gründen von Handelshemmnissen sollen die Verwendungsbegrenzungen des EU-Standard-Heizkessels in Deutschland aufgehoben werden. Ein Vertragsverletzungsverfahren durch die EU-Kommission ist sonst angedroht. Die EnEV signalisiert nun, dass die EU-Standard-Heizkessel,

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

die nicht dem Stand der Technik entsprechen, wieder zugelassen werden. Dieses Verfahren ist unverständlich und ernüchternd im Sinne eines innovativen Wettbewerbs. – In klimatisch begünstigteren Ländern mit deutlich kürzeren Heizperioden kann der EU-Standard-Heizkessel seine Berechtigung haben.

Zu Absatz 2 Das Klima in Deutschland ist – im Gegensatz zu den meisten nord- und südeuropäischen Staaten, aber auch zu den ozeanisch westlichen Nachbarländern – geprägt von einer Heizperiode mit wenigen sehr kalten Tagen, die die Bemessung der Heizungsanlage bestimmen, und einer langen Übergangszeit mit gemäßigten Außentemperaturen, die den größten Teil der zu leistenden Heizarbeit repräsentiert und damit für das Ziel dieser Verordnung, Energie zu sparen und einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten, am wichtigsten ist. Während dieser Übergangszeit wird der eingesetzte Wärmeerzeuger bei Teillast betrieben. Der Wirkungsgrad des Heizkessels im Teillastfall bestimmt somit maßgeblich den Energiebedarf des Gebäudes, dessen Begrenzung Hauptanforderung der Energieeinsparverordnung ist. In den Hauptanwendungsfällen der Verordnung, bei denen der Energiebedarf der Gebäude insgesamt (Gebäudehülle, Heizung, Lüftung und Warmwasserbereitung) begrenzt wird, erfolgt über Absatz 1 hinaus keine zusätzliche Anforderung an die Inbetriebnahme von Heizkesseln. Allerdings wird der jeweils vorgesehene Wärmeerzeuger in der Bilanzierungsrechnung zur Erfüllung der Gesamtanforderung an das Gebäude über einen sich aus den technischen Normen ergebenden Rechenfaktor (anlagenspezi-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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fischen „Aufwandszahl“) mitberücksichtigt. Lediglich bei Gebäuden, deren Energiebedarf durch diese Verordnung nicht begrenzt wird, soll der Einsatz von Heizkesseln, die unter den vorgenannten klimatischen Randbedingungen zu einem deutlich höheren Energiebedarf führen, als nach dem Stand der Technik wirtschaftlich erreichbar wäre, im Interesse der Energieeinsparung und des Klimaschutzes praktisch unterbunden werden. Unter den nach Absatz 1 zulässigen Heizkesseln weist der Standardheizkessel deutlich schlechtere Ergebnisse im Teillastfall auf als die anderen Klassen von Heizkesseln nach der europäischen Heizkesselrichtlinie (92/42/EWG). Gemäß Artikel 4 Absatz 2 dieser Richtlinie sind die Mitgliedstaaten gehalten (vgl. auch die Erwägungsgründe der Heizkesselrichtlinie), die Bedingungen für die Inbetriebnahme unter Berücksichtigung des örtlichen Klimas und der Energie- und Nutzungsmerkmale der Gebäude festzulegen. Durch die Regelungen des § 11 bleibt der Einsatz aller im europäischen Binnenmarkt zulässigen Heizkessel auch in Deutschland grundsätzlich zulässig. Im Einzelfall ist aber jeweils von Bedeutung, ob und ggf. welcher Wirkungsgrad des Heizkessels im Rahmen einer energiebezogenen Gesamtanforderung an das Gebäude berücksichtigt wird: − Bei neuen Gebäuden mit normalen Innentemperaturen ist – von wenigen, hier nicht relevanten Ausnahmefällen abgesehen – stets eine Energiebedarfsberechnung und die Einhaltung eines Grenzwertes vorgesehen. Wer ein solches Gebäude errichtet, hat im Rahmen von § 11 Abs. 1 die freie Wahl des Heizkessels, sofern die Gesamtanforderung damit erfüllt wird. Gebäude mit normalen Innentemperaturen, die vom Nachweis des Primärenergiebedarfs ausgenommen sind, müssen zur Deckung der Restenergie zusätzlich mit einem Brennwert- oder Niedertemperaturkessel ausgestattet werden. − Bei bestehenden Gebäuden mit normalen Innentemperaturen steht dem Gebäudeeigentümer die Auswahl des Heizkessels im Rahmen von Absatz 1 ebenfalls grundsätzlich frei, sofern er von den sich aus Absatz 2 Satz 2 ergebenden Möglichkeiten Gebrauch macht, das heißt insbesondere auch, eine Energiebedarfsberechnung für das Gebäude erstellt. Andernfalls ist in Anwendung des Artikel 4 Absatz 2 der Heizkesselrichtlinie lediglich die Inbetriebnahme von Standardheizkesseln ausgeschlossen. Damit soll dem hohen Energieverbrauch und der damit verbundenen Klimabelastung angemessen entgegengewirkt werden, mit dem der Betrieb von Standardheizkesseln unter den in Deutschland vorzufindenen Randbedingungen (insbesondere überwiegend Teillastbetrieb) in diesen Fällen verbunden wäre. Sollten Standardheizkessel

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

zum Einsatz kommen, ist der Nachweis unter EnEV Anhang 1 Tabelle 1 zu führen. Dieser kann beim Einsatz von Brennwert- oder Niedertemperaturkesseln entfallen. − Bei Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen ist in der Verordnung keine Begrenzung des Primärenergiebedarfs vorgesehen, die Anforderungen der §§ 4 und 8 beziehen sich hierzu lediglich auf den Wärmeschutz. Deshalb ist bei diesen Gebäuden ebenfalls – um einem hohen Energieverbrauch entgegenzuwirken – die Inbetriebnahme von Standardheizkesseln ausgeschlossen. − Falls bei der Änderung bestehender Gebäude mit „normalen Innentemperaturen“ zum Nachweis der Anforderungen nach der EnEV nicht die U-Werte nach EnEV § 8 Abs. 1 herangezogen werden, sondern gemäß § 8 Abs. 2 durch eine Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs belegt, dass QP den Grenzwert für Neubauten um nicht mehr als 40% überschreitet, sind in dieser speziellen Situation bei der Ermittlung der Anlagenaufwandszahl eP auch Standard-Heizkessel zugelassen, ansonsten nicht. Der EU-Standardkessel bis 400 kW ist aus der Verordnung herauszunehmen. Diese Lösungsansätze stehen im Einklang mit den Vorgaben der EUKommission, Mitteilung vom 29.4.1998 [KOM (1998) 246 endg.] zur Energieeffizienz in Europa. Sie stehen auch im Einklang mit der Vorgabe eines baulichen Standards, der sich nicht verschlechtern sollte. Gleiches sollte für die Anlagenseite gelten. Auch hier sollte keine Verschlechterung gegenüber dem erreichten Standard der Heizungsanlagen-Verordnung ausgewiesen werden. Absatz 3 Die Aufzählung von Geräten, die nicht in den Bereich von EnEV § 11 Abs. 1 fallen, wurde Artikel 3 Abs. 1 der EU-Heizkesselrichtlinie entnommen. Absatz 4 Somit dürfen u.a. direkt befeuerte Warmwasserspeicher, FestbrennstoffFeuerungen (z.B. Kachelöfen und Pelletsfeuerungen) und Anlagen unter 4 kW und über 400 kW z.B. ohne CE-Kennzeichnung in Betrieb genommen werden. Sie müssen zur Verringerung der Wärmeverluste und damit zur Verbesserung ihres Wirkungsgrades entsprechend den anerkannten Regeln der Technik gedämmt sein. Im Altbau ist ein Einsatz von Standardkesseln nur möglich, wenn der rechnerische Nachweis über EnEV Anhang 1 Tabelle 1 erbracht wird.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Mit § 12 sollen die Anforderungen an Steuerungs- und Regelungseinrichtungen aus der Heizungsanlagen-Verordnung übernommen und fortgeschrieben werden. Neben der baulich-energetischen Auslegung liefert auch die Regelungstechnik einen deutlich spürbaren und ökonomisch wertvollen Beitrag zur Energieeinsparung. Besonders die Verknüpfung der bedarfsseitigen Temperaturregelung in den einzelnen Räumen mit der angebotsseitigen Optimierung der Wärmeerzeugung bietet sehr kostengünstige Einspar-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

potentiale. Für alle Gebäude müssen die zentralen Steuerungseinrichtungen in der Lage sein, elektrische Antriebe der Zentralheizung einschließlich der Etagenheizungsanlage ein- und auszuschalten. Damit sollen Möglichkeiten zur Verringerung des Stromverbrauchs erschlossen werden. Die Regelung kann außentemperaturabhängig oder über eine andere Führungsgröße, wie z.B. einen Raumthermostaten geregelt werden. Über die zeitabhängige Führungsgröße (z.B. einer Zeitschaltuhr) bestimmt der Kunde selbst die Unterbrechungszeiten. Die Praxis sieht vielfach anders aus. Nicht selten laufen Umwälzpumpen gegen geschlossene Absperrorgane, pumpen Wasser im Bypass oder fördern kaltes Heizungswasser. Die Absätze 1 und 6 entsprechen inhaltlich der bisherigen Heizungsanlagenverordnung. Obschon für die in den Absätzen 1 und 2 vorgeschriebenen Ausstattungen bereits nach geltendem Recht Aus- und Nachrüstungsvorschriften bestehen, sind diese Ausstattungen nicht bei allen betroffenen Heizungsanlagen vorhanden. Deshalb sollen die Nachrüstungsverpflichtungen – mit der Einschränkung in Absatz 2 Satz 4 – beibehalten werden. Die bisherige HeizAnlV § 4 schrieb für mehr als 70 kW Nennwärmeleistung eine mehrstufige oder stufenlos verstellbare Feuerungsleistung oder eine Ausstattung mit mehreren Wärmerzeugern vor. Den Ausschlag gaben in der Regel Wirtschaftlichkeitsüberlegungen und Aspekte der Betriebssicherheit. Für Kessel heutiger Bauart, besonders wenn sie temperaturgleitend betrieben werden, ist die Einkesselanlage mit veränderlicher Feuerungsleistung – gleichgültig ob gestuft oder modulierend – die energetisch vorteilhafte Variante. Außerdem ist es an der Zeit sich von der fast ausschließenden Fixierung auf Wirtschaftlichkeit und Schadstoffarmut zu lösen, um auch alle anderen Aspekte gelten zu lassen, die eine praxistaugliche Heizungsanlage ausmachen. Der aktuell hohe heiztechnische Stand gibt hierzu die Berechtigung. Zum Hinweis Fernwärmeversorgung: Nach einem Hinweis der Arbeitsgemeinschaft Fernwärme e.V. existiert bislang durch eine Musterverwaltungsvorschrift eine Ausnahmeregelung nach der HeizAnlV § 7 Abs. 1 für direkt betriebene Fernwärmenetze, die mit gleitender Vorlauftemperatur betrieben werden. Dieser Sachverhalt ist in der EnEV nicht berücksichtigt. Dabei liegt folgender Gedanke zugrunde: Ein Nah- bzw. Fernwärmegebiet wird aus einer zentralen Anlage versorgt, die bereits eine entsprechende technische Einrichtung besitzt, da die Temperatur des Heizwassers in Abhängigkeit von der Außentemperatur bzw. der Zeit bedarfsgerecht regelt. Eine weitere zusätzliche Außentemperatur- bzw. Zeitsteuerung in der Haus- und Kundenanlage wäre ohne Wirkung.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Zu Absatz 2 Die Wärmeabgabe von Heizsystemen wird nicht nur durch die Regeleinrichtung beeinflusst, sondern die thermische Trägheit des Heizsystems verursacht bei sich änderndem Bedarf ein verzögertes Verhalten des Heizsystems. Jedes System mit Speicherwirkung, wie z.B. eine Fußbodenheizung oder Heizungen mit größerem Wasservolumen, ist mit entsprechenden Totzeiten und Zeitkonstanten behaftet. Ein schnelles Reagieren auf Fremdlasten (Fremdwärme) ist selbst durch schlagartiges Schließen des Regelorgans für die Wärmezufuhr nicht gegeben, da durch die Speicherkapazität des Heizsystems weiterhin Wärme in den Raum abgegeben wird. Dies führt zu einem mehr oder weniger hohen Anstieg der Raumtemperatur; damit wird mehr Energie zugeführt als benötigt; somit hat jedes Heizsystem sein charakteristisches Wärmeübergabeverhalten. Die Sätze 1 bis 3 entsprechen inhaltlich HeizAnlV § 7 Abs. 2. In Satz 4 wird eine Spezialregelung für bestehende Fußbodenheizungen aufgenommen, bei denen rücklaufgesteuerte Regeleinrichtungen nicht zulässig sind. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass eine Nachrüstung mit einer Einzelraumregelung in vielen Fällen technisch und wirtschaftlich nicht vertretbar ist. Zur Erfüllung dieser Anforderungen werden üblicherweise Systeme mit Raumtemperaturfühlern und elektrischen Stellantrieben zur Regelung des Warmwasserdurchsatzes eingesetzt. Die hiermit erzielbaren Heizenergieeinsparungen sind aber offenbar gering. Überdies kann der Primärenergieverbrauch, der durch die elektrischen Antriebe verursacht wird, dazu führen, dass die auf Primärenergie umgerechneten Einsparungen an Heizenergie insbesondere bei einem weiter verschärften Anforderungsniveau wieder kompensiert werden. Daher ist für Fußbodenheizungen an Stelle der raumweisen Temperaturregelung die raumweise Anpassung der Wärmeleistung wieder zulässig. Von vornherein ist so zu planen, dass durch sinnvolle Anordnung der Absperrorgane eine schnelle Inbetriebnahme, eine Außerbetriebsetzung oder eine Veränderung der Betriebsverhältnisse der Anlage möglich ist und die Bedienung auf wenige, gut zugängliche Stellen konzentriert ist. Diese Bedingungen werden am besten durch Verteiler erfüllt, die darüber hinaus die Gewähr bieten, bei Reparaturarbeiten so wenig wie möglich Entnahmestellen außer Betrieb setzen zu müssen. Der hydraulische Abgleich ist eine Sonderleistung der VOB Teil C DIN 18 380. Die Regelungen von Gebäudeheizungen sind flexibler und vielfältiger geworden. Die Industrie ist dabei bestrebt, Bedienungsfreundlichkeit und Übersichtlichkeit über die Einstellungsmöglichkeiten weiter zu verbessern. Bei Mehrfamilienhäusern werden die Regelungsmöglichkeiten (Nachttemperaturabsenkung, Abschaltung von Warmwasser-Zirkulations-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

pumpen) aufgrund unterschiedlicher Lebensgewohnheiten nicht immer genutzt oder nur grob an den tatsächlichen Bedarf angepasst. Häufig wird aufgrund von Einzelbeschwerden die Vorlauftemperaturen für den gesamten Regelbereich angehoben, ohne die eigentliche Ursache zu hinterfragen. Da innere und äußere Wärmegewinne durch Beleuchtung, Personen, Abwärme von Geräten sowie Sonneneinstrahlung stärker auf die Raumtemperatur einwirken als bisher, müssen künftig an die Raumtemperaturregelungen weit höhere Anforderungen als heute gestellt werden (Schnelligkeit, besondere Anforderungen an ihre Dynamik). Das Wärmeverteilungssystem selbst muss äußerst schnell regelbar sein (also geringe Massen aufweisen!). Wärmeüber- und Wärmeunterversorgungen müssen schneller ausgeglichen werden können. Die Wärmeerzeugerleistung muss schneller an den Bedarf anpassbar sein, d.h. die Wärmerzeuger selbst müssen möglichst geringe Massen aufweisen [294]. Eine zentrale witterungs- und/oder raumgeführte Regeleinrichtung ist heute bei Neuanlagen selbstverständlich. Bei Niedrigenergiehäusern kann es durchaus sinnvoll sein, den Außentemperatursensor an der Südseite des Gebäudes anzuordnen. Sonneneinstrahlung führt zu Wärmegewinn, gleichzeitig reagiert die Heizungsanlage und senkt die Vorlauftemperatur bzw. schaltet die Heizung ab. Neuerdings werden bereits intelligente Regelungen ohne Außentemperatursensor auf der Basis der Fuzzy-Logik eingesetzt. Bei dieser Regelung wird die Wärmeerzeugung unmittelbar dem tatsächlichen Bedarf der Räume angepasst [191]. Eine Fehleranalyse über die Häufigkeit der spezifischen Ausfälle im Regelbereich ergab [391]: Außenfühler verkehrt angeschlossen; Kabelfühler defekt; Kabelfühler falsch eingebaut; Defekte Dichtungen; Pumpen defekt, festgefressen; Regelgeräte defekt, falsch eingestellt; Schmutzfänger nicht gewartet; Stellmotoren defekt, verkehrt angeschlossen, festgefahren; Stellventile defekt, verschmutzt. Der drastisch erhöhte bauliche Wärmeschutz bringt äußere und innere Wärmegewinne spontan zur Wirkung. Die momentanen Heizleistungen müssen der vergleichsweise hohen und unterschiedlichen Entlastung in den einzelnen Räumen unverzögert folgen können. Überhöhte statische Wärmeabgaben vereiteln den Nutzen der Wärmegewinne und stellen Auswirkungen der baulichen Maßnahmen infrage. Dies gilt für die einzelnen Heizsysteme immer im Zusammenhang mit der Regelungstechnik. Außerhalb der eigentlichen Raumnutzungszeiten – z.B. nachts, aber auch tagsüber – ist nur noch an sehr kalten Wintertagen Wärmezufuhr gefragt. Die Auskühlung erreicht nur wenige Temperaturgrade und lässt auch die, für die Behaglichkeit wichtige Oberflächentemperatur der

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Raumumschließungsflächen samt Fenstern bei weitem nicht mehr so weit absinken, wie mit dem Wärmedämmstandard der Wärmeschutzverordnung aus früheren Jahren [161]. Fehlende Thermostatventile an Heizkörpern müssen nachgerüstet werden. Thermostatventile müssen voreingestellt werden. Ein nicht voreingestelltes Thermostatventil wird daher relativ lange überproportional geöffnet, um nach einer Betriebspause oder Nachttemperaturabsenkung die gewünschte Raumtemperatur wiederherzustellen. In dieser Zeit aber bleiben ungünstiger gelegene Verbraucher unterversorgt, obwohl sich hier andererseits die schwache Volumenstromabhängigkeit der Wärmeabgaben wieder positiv bemerkbar macht. Dennoch kommt es immer wieder zu Problemen in der Wärmeverteilung und andererseits zu Strömungsproblemen in den unversorgten Heizkörpern. Bei der Pumpe führt dieses Verhalten zusätzlich zu erhöhtem Stromverbrauch, da während der Nachttemperaturabsenkung oder in Aufheizphasen die Anlagenkennlinie flacher wird und die Pumpe mehr Förderstrom erzeugt – sowohl bei ungeregelten wie auch geregelten Pumpen, die nicht zeitgleich heruntergeschaltet werden. Bei eingestellten Thermostatventilen hingegen kann der maximale Volumenstrom für jeden Heizkörper begrenzt werden, zumindest wenn der Differenzdruck am Verbraucher konstant gehalten werden kann, wie es in druckverlustarmen Netzen mit geregelten Pumpen der Fall ist. Luftheizungen finden bisher im Wohnungsbau keine nennenswerte Verbreitung und in der EnEV keine Aufzählung. Auch künftig werden sie sicherlich nur bei Einsatz mechanischer Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung verwendet. Dies resultiert nicht nur aus der deutlich schlechteren Wärmespeicherung des Wärmeträgermediums, dessen begrenzter möglicher Übertemperatur und des erforderlichen hohen Kanalquerschnitts, sondern auch aus den häufig damit verbundenen akustischen Problemen durch das Übertragen von Körper- und Luftschall. Anmerkung: Die Norm DIN EN 12 828 „Heizungssysteme in Gebäuden. Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen“, Juni 2003, klassifiziert unterschiedliche Regelsysteme, die je nach nationaler Anforderung angewendet werden können. Für Deutschland gelten diesbezüglich die Anforderungen der EnEV. Danach dürfen im Gegensatz zur Norm, die eine manuelle Regelung zulässt, hierzulande für Zentralheizungen ausschließlich automatisch wirkende Einrichtungen zur Verringerung und Abschaltung der Wärmezufuhr in Abhängigkeit von Außentemperatur oder einer anderen geeigneten Führungsgröße und der Zeit verwendet werden. Das Gleiche gilt sinngemäß für die Regelung von einzelnen Räumen: Auch hier fordert die EnEV den Einsatz selbsttätig wirkender Regeleinrichtungen (z.B. Thermostatventile).

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Zu Absatz 3 Die Leistungsgrenze soll mit Blick auf den fortgeschrittenen Stand der Technik herabgesetzt werden, denn Heizungsumwälzpumpen laufen nicht selten 6000 Betriebsstunden im Jahr. Die Einschränkung auf „erstmalig“ ist nicht sachgerecht. Eine derartige Einschränkung sah auch die Heizungsanlagen-Verordnung nicht vor. Die Regelung in EnEV § 12(3) bezieht sich auch auf Austausch- und Sanierungsfälle bei bestehenden Anlagen. Konsequenzen für die Praxis: Die richtige und bedarfsgerechte Auslegung des Volumenstroms der Pumpe und die Förderhöhe der Pumpe nur so hoch einstellen, wie es zur einwandfreien Versorgung unbedingt notwendig ist. Bei Anlagen mit konstanten Volumenströmen (z.B. Speicherladepumpe) entfällt die Forderung nach einer regelbaren Pumpe. Häufig kommen wandhängende Kessel zum Einsatz, die mit wenigen Ausnahmen über Umwälzpumpen ohne Drehzahlregelung verfügen. Hier ist ein einfacher Nachweis nach dem Diagrammverfahren in DIN V 4701-10 nicht möglich. Im Zusammenhang mit der Erneuerung der Anlage sollte auch die Umwälzpumpe überprüft werden. Die Leistungsgrenze beim Einbau von selbsttätigen, nicht manuell geregelten Umwälzpumpen in Zentralheizungsanlagen ist auf 25 kW (Heizkreisleistung) herabgesetzt worden. Umwälzpumpen von Heizungsanlagen wurden in der Vergangenheit durchschnittlich zwei- bis dreifach überdimensioniert. Entsprechend hoch waren der Stromverbrauch und die CO2-Emissionen. Wegen der Vorteile für den Betreiber sollten auch Anlagen geringerer Kesselleistung mit selbsttätig, nicht manuell geregelten Pumpen ausgestattet werden. In der Regel ist der Ersatz der vorhandenen Pumpe durch eine drehzahlgeregelte Pumpe möglich. Bei ungleichmäßiger Beheizung des Gebäudes müssen ggf. die Heizkörper neu einreguliert werden, bevor die Heizkurve oder die Pumpenleistung erhöht wird. Die hydraulische Einregulierung von Heizkörpern ist jedoch relativ zeitaufwendig. Als Folge werden Umwälzpumpen, meist aus Furcht vor ungleichmäßiger Beheizung, zu groß dimensioniert und zu hoch eingestellt. Warmwasser-Zirkulationspumpen sollten ausschließlich in den Zeiten in Betrieb sein, in denen üblicherweise Warmwasser entnommen wird. Bei kombinierter Warmwasserzirkulation wird der Heizkessel zur Warmwasserversorgung auf etwa 75°C aufgeheizt. Wird die Nacherwärmung des Warmwassers häufig angefordert, liegt die Betriebstemperatur des Kessels regelmäßig bei 70 bis 75 °C, so dass die Vorteile der Niedertemperaturund Brennwerttechnik dadurch eingeschränkt werden können. Der Brauchwasserspeicher ist daher ausreichend groß zu dimensionieren.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Zu Absatz 4 Gegenüber geltendem Recht wurde die Vorschrift dahingehend geöffnet, dass neben der herkömmlichen Zeitschaltung auch andere geeignete Führungsgrößen verwendet werden können, um zur Energieeinsparung den durchgehenden Betrieb von Zirkulationspumpen zu vermeiden. Außerdem lassen sich über einen intermittierenden Betrieb die Wärmeverluste der Verteilleitungen reduzieren. Für Zirkulationspumpen kann mit einer durchschnittlichen installierten Leistung von 0,1 bis 0,2 W/(m²AN) bei durchschnittlich 6570 h/a gerechnet werden. Zu Absatz 5 Hier wird auf die in Anhang 5 im einzelnen ausgeführten Bestimmungen zur Wärmedämmung von Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen sowie Armaturen verwiesen. Sie sollen im Wesentlichen aus der Heizungsanlagen-Verordnung übernommen, fortgeschrieben und gemeinschaftsrechtlichen Anforderungen angepasst werden. Heizkessel und Wärmeverteilung müssen sich rasch dem tatsächlichen Wärmebedarf anpassen, damit Fremdwärme (Sonneneinstrahlung und interne Wärmequellen) weitgehend genutzt wird und es nicht zu einem Überheizen einzelner Räume und damit zu vermeidbaren Wärmeverlusten kommt. Heizflächen mit geringer Wärmespeichermasse sind für Niedrigenergiehäuser deshalb besonders geeignet [191]. Wie bisher gelten die Vorschriften der Absätze 5 und 6 nur für den Ersatz und den erstmaligen Einbau. Rohrdämmungen sollen nachgerüstet werden. Rohrleitungsstränge, die man zum Zwecke der Dämmung durch bautechnische Maßnahmen „freilegen“ muss, würden allerdings die Wirtschaftlichkeit der Arbeiten in Frage stellen. Daher müssen nur frei zugängliche Rohrleitungen z.B. im Keller gedämmt werden. Rohrleitungen, die bereits mit einer minimalen Dämmung versehen sind, fallen nicht unter die Nachrüstungspflicht. Zu Absatz 6 Teil 8 der DIN 4753 enthält Angaben für die Wärmedämmung für serienmäßig gefertigte Wassererwärmer (Speicher) bis 1000 Liter Nenninhalt. Die Wärmedämmung vermindert den Bereitschafts-Wärmeaufwand des Wassererwärmers. Zur Wärmedämmung gehören außer dem Dämmstoff auch ggf. Stütz- und Tragkonstruktion und Ummantelung. Die Norm ist besonders zu beachten, wo die Wärmedämmung des Speichers nach anerkannten Regeln der Technik gefordert wird.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Der Wärmedämmung eines Solarspeichers kommt besondere Bedeutung bei. Bei einem konventionell beheizten Brauchwasserspeicher fällt der Mehrverbrauch durch eine schlechte Wärmedämmung kaum auf. Bei einer Solaranlage kann jedoch der erhöhte Speicherverlust eine zu niedrige Wassertemperatur zur Folge haben, möglicher Komfortverlust müsste über die konventionelle Heizungsanlage ausgeglichen werden. Die Speicherdämmung bei Solaranlagen ist meist als PU-Weichschaumdämmung, seltener in Hartschaumdämmung ausgeführt. Sie sollte als Weichschaumdämmung eine Dicke von 100 mm nicht unterschreiten. Bedingt durch Wärmebrücken an Flanschen, Anschlussleitungen, Standfüßen oder schlecht sitzenden Wärmedämmungen steigt der Wärmeverlust oft auf das Doppelte des theoretisch erwarteten Wertes. So kann z.B. eine schlecht gedämmte Anschlussmuffe im Speichermantel einen ähnlich hohen Wärmeverlust aufweisen wie der gesamte Mantel. Ebenso kann eine nach oben herausgeführte Anschlussleitung eine erhebliche Verlustquelle darstellen. Darum sind bei Solarspeichern alle Anschlüsse in den unteren, kalten Bereich zu verlegen, die Wärmedämmung schützt den Speicher ohne jeglichen Durchbruch vor Wärmeverlusten und ist so konfektioniert, dass sie eng an dem Speicher anliegt. Allgemein: Sehr unterschiedlich ist in den Bundesländern geregelt, wer die Anforderungen in der EnEV § 12 beurteilt. Einige Bundesländer verlangen dies durch den Bezirksschornsteinmeister bei einer Feuerstättenschau mit Information an die untere Bauaufsichtsbehörde, andere Bundesländer verlangen dies durch eine Unternehmererklärung eines Fachbetriebes, dass die installierte Anlage der EnEV §§ 11 und 12 entspricht, meist unter Angabe der Anlagenaufwandszahl ep. Ordnungswidrigkeiten werden nach dem Bauordnungsrecht behandelt.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Die Absätze 1, 2, 4 und 7 sollen die Regelung des § 12 WärmeschutzV fortschreiben. Der Wortlaut ist im Wesentlichen lediglich an die neue Anforderungsstruktur angepasst. An die Stelle des Wärmebedarfsausweises soll für die Gebäude mit normalen Innentemperaturen der Energiebedarfsausweis treten. Es ist beabsichtigt, bei der ebenfalls erforderlichen Anpassung der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift auch Regelungen aufzunehmen, wonach bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen sowohl der Jahres-Heizenergiebedarf als auch seine Aufteilung auf die einzelnen Energieträger und der Jahres-Primärenergiebedarf anzugeben sind. Dadurch wird die Transparenz dahingehend vergrößert, dass Bauherr und Nutzer (z.B. Mieter) ihre Entscheidungen in Kenntnis des rechnerischen Endenergieverbrauchs und der Energiekosten sowie des zur Beheizung und Belüftung erforderlichen Endenergie- und Primärenergieaufwandes treffen können. Hier könnten Abstimmungsprobleme zwischen Planung und Ausführung entstehen. Der Energiebedarfsausweis bzw. Wärmebedarfsausweis sollte nicht nur Käufern, Mietern oder sonstigen Nutzungsberechtigten auf Anforderung, sondern generell zur Einsichtnahme zugänglich gemacht werden, da dieser Personenkreis meist über die Möglichkeit der Einsichtnahme informiert ist. Der Energiebedarfsausweis soll also als ein Maßstab zur energetischen Qualitätsbeurteilung und -bewertung eines Gebäudes dienen. Deren Nutzer haben dann das Recht, den Ausweis einzusehen, um letztlich auch eine Abschätzung der Primärenergieverbräuche und -kosten vornehmen zu können, die sie zu erwarten haben. Zum frühen Planungsstand steht in der Regel die tatsächliche Heizungstechnik noch nicht fest. Gleichwohl ist die energetische Gesamtplanung des Gebäudes bezüglich der Gebäudehülle und der Anlagentechnik zu diesem Zeitpunkt bereits erforderlich. Deshalb ist die Festlegung der Aufwandszahlen im Energieausweis zu dokumentieren, nach der sich die spätere Ausführung zu richten hat. Der Energieausweis erfasst alle Energiebedarfsanteile für Heizung, Lüftung und ggf. auch Klimatisierung eines Gebäudes. Lediglich für Beleuchtung, Aufzüge u.ä. sowie für Sicherheitstechnik sind gebäudebedingte Kennwerte nicht erfasst worden, zu dem es in der EnEG hierfür keine Ermächtigung gibt. Im Verkehrsbereich liegt mit dem Norm-Kraftstoffverbrauch für Kraftfahrzeuge ein ähnliches Instrument vor, vgl. Bild 3.10, was bei neuen Kraftfahrzeugen zu einer deutlichen Orientierung der Nachfrage in Richtung auf niedrige Verbräuche geführt hat.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Bild 3.10. Zusammenwirken: EnEV, DIN V 4701-10, DIN V 4108-6. Begriffe.

Soll der Energiepass schnell Verbreitung und Akzeptanz finden, damit besonders der Vollzug gestärkt werden kann, bedarf es einer Unterstützung durch Vorschriften der Länder der Bundesrepublik Deutschland. Selbst, wenn aus Gründen der Verwaltungsvereinfachung eine regelmäßige Überprüfung der bautechnischen Nachweise bei vielen Gebäuden nicht mehr vorgenommen werden soll, ist eine rasche Einführung dadurch zu unterstützen, dass Vorschriften über den Personenkreis, der den Energieausweis aufzustellen hat, den Zeitpunkt, zu dem er vorzulegen ist sowie den zustand, den er beschreibt, und zur Überwachung in der Form, dass als Mindestlösung die zuständigen Stellen den Energieausweis zu den Akten nehmen und damit gewährleisten, dass er tatsächlich aufgestellt wird, durch die Bundesländer erlassen werden. Durch die Einbeziehung der Heizsysteme gewinnt die Frage der Bewertung von Baustoffen, Bauteilen und Komponenten, die die Grundanforderungen in anerkannten Regeln der Technik hinsichtlich der energetischen Leistungsfähigkeit übertreffen, weiter an Bedeutung. Einseitig behauptete, oder nur unter bestimmten Randbedingungen messbare Verbesserungen dürfen nicht unbesehen in die Nachweise nach der Energieeinsparverordnung Eingang finden, dies würde sonst den Markt verzerren und systematisch zu unzutreffenden Angaben im Energieausweis führen. Dabei kann immer dann auf anerkannte Regeln der Technik hingewiesen werden, wie bisher grundsätzlich auch solche Regeln zur Verfügung stehen, andernfalls ist die Bewertungsvorschrift – zumindest für den Übergangszeitraum – in Form einer Allgemeinen Verwaltungsvorschrift vorzugeben. Dies kann auch für den Fall, dass aufgrund des Übergangs zum europäischen Regel-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

werk vorübergehend in einem Bereich zwei nicht ohne weiteres kompatible Regeln nebeneinander stehen und dabei eine oder andere Bauweise begünstigt würde. Die Anlagentechnik wird sich – besonders zur Anpassung an das neue Anforderungsniveau – in den kommenden Jahren verstärkt weiterentwickeln. Neue Wärmeversorgungskonzepte mit veränderter Primärenergiestruktur sind nicht auszuschließen. Die Energieeinsparverordnung wird hierfür offengehalten, vor allem, um die Einführung von Innovationen zu beschleunigen. Eine Ergänzung der Regelungen in der Energieeinsparverordnung ist künftig durch Allgemeine Verwaltungsvorschriften zu erwarten. Der derzeitige Erkenntnisstand lässt gegenwärtig eine vollständige methodische Einbeziehung von Gebäuden, die aufgrund ihrer Nutzung oder ihrer nutzungsspezifischen Geometrie gekühlt werden müssen, nur eingeschränkt zu. Andererseits ist aber schon aus Gründen der Reduzierung der Baukosten und wegen des Wirtschaftlichkeitsgebotes eine Optimierung der energiesparenden Maßnahmen bei solchen Gebäuden wünschenswert. Hierfür stehen dynamische Gebäudesimulationsprogramme zur Verfügung, die besonders bei Bürogebäuden, aber auch bei großen Warenhäusern geeignet sind, eine energetisch optimale Gebäudeausführung zu finden. Es ist vorgesehen, entsprechende Planungsinstrumente in Bezug auf die Energieeinsparverordnung einzuführen und Ergebnisbereiche zu benennen, in denen davon ausgegangen werden kann, dass eine mindestens gleiche Energieeinsparung erreicht ist über eine Auslegung nach der Verordnung. In dem Bereich von Produkten, die im Sinne der bauaufsichtlichen Anforderungen als „marginale“ Produkte angesehen werden, wird in absehbarer Zeit die Notwendigkeit weiterbestehen, von den Normen abweichende Eigenschaften durch Prüfstellen ermitteln zu lassen. Es soll eine Ermächtigung aufgenommen werden, Prüfstellen hierfür zu benennen. Eine solche Ermächtigung steht im Einklang mit EnEG § 7, wonach die Überwachung der Anforderungen auf geeignete Dritte übertragen werden kann. Außer durch den Gebäudeentwurf werden diese Anforderungen auch dadurch erfüllt oder nicht erfüllt, dass die Baustoffe und Bauteile die richtigen Eigenschaften aufweisen [321]. Die Nutzer (Mieter, Käufer usw.) eines Gebäudes können anhand des Dokuments Energie-/Wärmebedarfs-Ausweis in gewissem Umfang die wärmetechnische Ausführung des Gebäudes nachprüfen oder nachprüfen lassen („soziale Kontrolle“). Dies wird nicht unerheblich zu einer besseren Befolgung der Verordnung beitragen [187]. Nicht nur die Bundesländer, sondern auch die Kommission der Europäischen Gemeinschaften ergriff schon 1991 eine Initiative zur Einführung

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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eines Energiepasses in ganz Europa im Sinne der Richtlinie 93/76/EWG [166]. Die in Arbeit befindliche EU-Richtlinie „Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden“ soll für alle öffentlichen Gebäude gelten und ab 1000 m² Geschossfläche grundsätzlich für alle Gebäude gelten. Diese Richtlinie soll nicht nur die Heizung, Lüftung, Warmwasserbereitung berücksichtigen, sondern auch den Stromverbrauch, Wasserbedarf. Es ist nicht vorgesehen, die sehr umfangreiche DIN V 4701-10 anzuwenden, es wird ein vereinfachtes Verfahren angestrebt, ähnlich der Richtlinie VDI 3808. Die Anwendung der Energieverbrauchskennwerte nach der Richtlinie VDI 3807 ist nicht möglich, da am Bedarf die EU-Richtlinie orientiert werden muss. Hier ist z.Zt. ein Gerangel, wer die Zertifizierung vornehmen soll: Schornsteinfeger, Heizungsbauer, Baufachleute usw. Das Erstellen des EUEnergiepasses ist mit Zwangskosten für den Gebäudeeigentümer verbunden. Besonders die vielen Anhänge zur EnEV können in ihrer Kompliziertheit und mit den vielen Verweisen auf Normen und Richtlinien den Eindruck höchster Wissenschaftlichkeit erwecken. Bei näherer Prüfung stellt sich allerdings heraus, dass ein wissenschaftlich exakter Hintergrund für die festgelegten Rechenverfahren und die Grenz-/ Höchstwerte gar nicht gegeben ist und sich wohl kaum formulieren lässt. Dass die EnEV Tabelle 2 zu Anhang 1 die beschriebenen mathematischen Sachmängel aufweist, kann sicher nicht als typisch für die Verordnung bezeichnet werden; diese Unzulänglichkeiten relativieren allerdings ihren Wert als Richtschnur und Maßstab zur Feststellung des – im Sinne der Verordnung – zulässigen Jahres-Primärenergiebedarfs oder -verbrauchs nicht unwesentlich. Denn wenn der nach den Vorgaben der EnEV richtig errechnete Energiebedarf und -verbrauch von den in der Praxis tatsächlich erreichten Werten wesentlich nach oben abweicht, dann stellt sich sowohl für die Hauseigentümer als auch für seine Mieter die Frage, ob dadurch ein Mangel am Gebäude oder an den Heizungs-, Warmwasser- und/oder Lüftungsanlagen gegeben ist, der eingeklagt werden kann und zu Mietminderungen berechtigt. Form und Inhalt der EnEV fordern geradezu zu dieser juristisch relevanten Frage heraus mit der Folge, dass viele Rechtsstreite deshalb zu erwarten sein werden, weil die in der EnEV festgelegten Energiebedarfshöchstwerte und die daraus abzuleitenden maximalen Primärenergieverbräuche in der Praxis vielfach überschritten werden dürften, die Gründe dafür sich aber gar nicht so leicht und eindeutig ermitteln lassen. Der Energieausweis kann sich aus dieser Sicht zu einem Instrumentarium entwickeln, das Erwartungen und Ansprüche weckt, die in der Praxis (oftmals) gar nicht zu erfüllen sein werden, weil das Verhalten der Anspruchsteller, also in der Regel der Mieter, in der EnEV weder erwähnt

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

oder berücksichtigt noch im Energieausweis einen (notwendigen) Niederschlag finden wird [533]. Der Energie- und der Primärenergiebedarf der Warmwasserversorgung wird nur im Energiebedarfsausweis und nicht im allgemeinen Rechenverfahren erfasst. Hierdurch ergeben sich unnötige Interpretationsprobleme bei Systemvergleichen. Es wäre empfehlenswert gewesen, den Warmwasser-Wärmebedarf für alle Erzeugungssysteme bei der Berechnung des Heiz- und Primärenergiebedarfs zu berücksichtigen. Zu Absatz 2 Werden innerhalb von 12 Monaten in Verbindung mit dem Kesseltausch oder zur Heizungsumstellung weitere, mindestens 3 „Paketlösungen“ der in der EnEV Anhang 3 Nr. 1 bis 5 zu entnehmenden baulichen Maßnahmen wie z.B. an Außenwänden, Decken, Fenstern usw. durchgeführt, wird ein Energiebedarfsausweis erforderlich. Maßnahmen, die über Reparaturoder Verschönerungsmaßnahmen hinausgehen. Diese Regelungen sollen – ähnlich wie § 8 Abs. 2 – zu einer vermehrten Ausstellung von Energiebedarfsausweisen auch für bestehende Gebäude führen. In den Hauptanwendungsfällen der hier definierten „wesentlichen Änderungen“ bedingen im Regelfall – im Gegensatz zu sonstigen Modernisierungsmaßnahmen – ohnehin einen nicht unerheblichen Planungsaufwand. Die Einschränkung zielt darauf ab, den zeitlichen und damit finanziellen Aufwand, der damit verbunden ist, auf Baumaßnahmen zu beschränken, bei denen die Kosten der Ausarbeitung wirtschaftlich vertretbar sind. Sofern dabei die – praktisch – erforderlichen Energie- und Wärmebedarfsberechnungen für das ganze Gebäude vorgenommen werden, ist es auch wirtschaftlich vertretbar, einen Energiebedarfsausweis für das gesamte Gebäude zu erstellen. In die Allgemeine Verwaltungsvorschrift sollen für diese Fälle geeignete Vereinfachungen aufgenommen werden, insbesondere mit dem Ziel, den Aufwand für die rechnerische Einbeziehung des ganzen Gebäudes in engen Grenzen zu halten. Zu Absatz 3 Für zu errichtende Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen soll wie schon bisher (vgl. § 12 Abs. 1 WärmeschutzV) ein Wärmebedarfsausweis verlangt werden (Absatz 3). Zu Absatz 4 Durch den Hinweis auf „Behörden“ wird den Bundesländern nicht die Möglichkeit eröffnet, den Energiebedarfsausweis bzw. den Wärmebedarfsausweis auch von privaten Institutionen prüfen zu lassen. Grundsätzlich ist

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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davon auszugehen, dass Gesetze durch Behörden vollzogen werden. Dies gilt offenkundig auch für das EnEG. Die Ermächtigungsgrundlage für die Länder im EnEG § 7 (2) Satz 1 sieht eine Übertragung der Überwachung auf „Nichtbehörden, nämlich auf geeignete Stellen, Fachvereinigungen oder Sachverständige vor“. Würde statt von einer Behörde von einer „Stelle“ gesprochen, könnte daraus der (wenn auch unzutreffende) Schluss gezogen werden, damit sei eine im EnEG § 7 (2) Satz 1 spezialgesetzlich insofern vorgehende Regelung getroffen mit der Folge, dass die Übertragung auf Fachvereinigungen und – besonders – Sachverständige (die mindestens von einigen Ländern angestrebt wird und z.B. in NordrheinWestfalen geltendes Recht ist) ausgeschlossen wäre. Mit der Einführung der meisten neuen Landes-Bauordnungen um 1998, bei der verstärkt auf die Eigenverantwortlichkeit des Bauherren und Planers Wert gelegt wird, wurde nach dem Motto „Soviel Baufreiheit wie möglich, soviel Reglementierung wie nötig“, die Möglichkeit des genehmigungsfreien Bauens ausgeweitet. Daraus folgt, dass mittlerweile weder die Statistik noch der Wärmeschutznachweis der WSVO’95 geprüft werden. Sie müssen nur noch in den einzureichenden Bauunterlagen enthalten sein. Mit der Einführung der EnEV wird der energetische Standard bei Neubauten drastisch verschärft. Für den Bauherren wird dann durch eine entsprechende Zertifizierung und der direkten Ausweisung seines Energiebedarfs im Energiepass der Vergleich zu den tatsächlichen Verbrauchswerten ermöglicht. Jedoch stellt sich die Frage, wie effizient sind Gebäude seit Einführung der WSVO’95 zu den Anforderungen der EnEV und in wie weit wurden die Anforderungen der WSVO’95 überhaupt erfüllt? Zu den Absätzen 5 und 6 Absatz 5: Für den Bauherren ist dieser „Energiebedarfsausweis“ gleich zweimal wichtig. Zum einen kann er kontrollieren, ob die Bauqualität (z.B. Winddichtigkeit) wirklich so gut ist, wie berechnet. Und zum anderen wird dieser Energiebedarfsausweis auch ein wichtiges Qualitätsmerkmal bei einem eventuellen Verkauf des Gebäudes, der Wohnungen sein. Denn welche Folgekosten für die Heizung, für den gewohnten Wohnkomfort, aufzubringen sind, das wird mit steigenden Öko-Steuern und steigenden Energiepreisen ganz entscheidend sein. Die Absätze 5 und 6 enthalten Regelungen für die freiwillige Verwendung von Energieverbrauchskennwerten im Gebäudebestand in den Fällen, in denen die Erstellung eines Energiebedarfsausweises nicht vorgeschrieben werden soll. Sie sollen zur Verbesserung der Transparenz bei bestehenden Gebäuden beitragen. Um freiwillige Angaben vergleichbar zu machen,

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

sollen entsprechende standardisierte Vergleichszahlen von den federführenden Bundesministerien bekannt gegeben werden. Auf Initiative des Verlages Ernst&Sohn sowie des Deutschen Instituts für Bautechnik DIBt wurde für die Benutzung der Bemessungswerte ein Sonderheft der Zeitschrift BAUPHYSIK durch BD H.-Heger herausgegeben. Früher wurden für die Wärmeschutzverordnung regelmäßig im Bundesanzeiger die Rechenwerte veröffentlicht. Entsprechend der europäischen Lesart ist es nicht mehr möglich, national in dieser Weise zu verfahren. Planer und Behörden haben sich jedoch geäußert, dass dies ein guter Service war, der einen Überblick zu energetischen Kennwerten von Bauprodukten ermöglichte. Absatz 7 stellt den Bezug zur Richtlinie 93/76/EWG her. Mitgliedsstaaten haben die grundsätzliche Verpflichtung, unter Berücksichtigung besonders des Kosten-Nutzen-Verhältnisses und der technischen Durchführbarkeit einen Energieausweis für Gebäude einzuführen. Anmerkungen: Energiebedarfsausweis zur EnEV Der Bundesrat hat der „Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zu § 13 der Energieeinsparverordnung (AW Energiebedarfsausweis)“ vom 30. Oktober 2001 im Januar 2002 zugestimmt. Damit wurden der Inhalt und die Form der Energiebedarfsausweise und die dazugehörigen Anlagen mit Berechnungen definiert und als entsprechende Muster der Verordnung beigelegt. Weiterhin nicht eindeutig definiert ist das Verfahren für Klimaanlagen und Raumlufttechnische Anlagen im Nichtwohnungsbau (EnEV §§ 15, 16 und 17). Hier ist den Ausweismustern nur der entsprechende Hinweis auf Anlagen aufgenommen. Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, wurden in einer Untersuchung der TU Kaiserslautern, Lehr- und Forschungsgebiet Bauphysik, Technische Gebäudeausrüstung, Baulicher Brandschutz, 142 der in den Baugesuchen abgenommenen Wärmeschutznachweise ausgewertet. Die Auswahl der untersuchten Objekte eines Jahrgangs aus dem Archiv eines Bauordnungsamtes erfolgte willkürlich. Die vorhandenen Daten 1995 wurden erfasst und daraufhin mit Hilfe eines Computerprogramms zur WSVO’95 noch einmal nachgerechnet. Fehler im Bauteilaufbau wurden dabei berücksichtigt, und wo dies möglich war, korrigiert.1) Die Flächen der in den Bauunterlagen enthaltenen Grundrisse und Schnitte wurden neu bewertet und berechnet. Die in den Jahrbüchern des Bauordnungsamtes als ___________________________________________________________ 1)

Die Auswertung lag in den Händen von Dipl.-Ing. Thomas Renner in seiner Diplomarbeit „Umsetzungen der Wärmeschutzverordnung“, Juni 2000, TU Kaiserslautern und wurde betreut von Prof. Dr. H. Heinrich und Dr.-Ing. K.-H. Dahlem.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Neubauten vermerkten Objekte bilden die Grundlage der vorgenommenen Verteilung auf das jeweilige Baujahr der zu untersuchten Gebäude: in 1995: in 1996: in 1997: in 1998: in 1999:

18,40 % 20,00 % 20,80 % 20,00 % 20,50 %

48,6 % der untersuchten Gebäude waren Einfamilienwohnhäuser, z.T. mit Einliegerwohnungen, 17,61 % Doppelhaushälften, 11,27 % Reihenmittelund Reihenendhäuser und 10,56 % Mehrfamilienwohnhäuser. Von den untersuchten Bauunterlagen enthielten ≈ 8 % überhaupt keinen Wärmeschutznachweis. So kann man durchaus vermuten, dass das Fehlen von Kontrollen eine gewisse Rolle spielt. Zudem versucht mancher Bauherr durch den Einbau geringerer Dämmdicken Geld zu sparen, ohne zu bedenken, dass die schlechte Wärmedämmung zu permanent höheren Heizkosten führt. Die Fehlerquote der Nachweise betrug nahezu 90 % bei allen Wärmeschutznachweisen, die nach dem Bauteilverfahren gerechnet wurden. Ursachen für das schlechte Abschneiden: Mangelhaftes Fachwissen des Planers über die WSVO’95 und der DIN 4108 und als zusätzliche Ursache mangelnde Bereitschaft des Bauherren für Planungsleistungen ein entsprechendes Honorar zu zahlen. Nach dem Energiebilanzverfahren wie auch nach dem Bauteilverfahren wurden ganze Bauteile wie Rollladenkästen, Stützen, Unterzüge usw. überhaupt nicht mitbewertet. Erdberührte Flächen blieben in der Berechnung unberücksichtigt. Die mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten lagen oftmals über den geforderten Werten des Bauteilverfahrens. Die meisten Fehler sind in der Berechnung von Dachbauteilen aufgetreten: Zwischensparrendämmung, belüfteter Dachbereich. Weiter können genannt werden: − Fehlerhafte Flächen- und Volumenermittlung, Rechenfehler und Systemfehler. − „Offene“ Treppenräume mit Abgang zum Keller, Bauteile (Wände, Türen zum nichtbeheizten Keller, Kelleraußenwand, Sohlplatte), wurden in der Berechnung „vergessen“. Die Kellerdecke wurde als „durchgehend“ gerechnet. − Unzulässige Zuordnung von Stoffeigenschaften. Die Rechenwerte der Wärmeleitfähigkeit wurden falsch angenommen, z.B. für die Trittschalldämmschicht λ = 0,030 W/(mK) zugeordnet. Für ein Fenster mit

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−

− −

−

−

− − −

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einem Wert kV = 1,3 W/(m²K) wurde ein g-Wert von 0,8 angesetzt. Die kF-Ermittlung z.B. in Abhängigkeit der RMG gemäß DIN 4108-4 Tabelle 3 wurden fehlerhaft angenommen. Falsche k-Wert-Ermittlung bei Rippen-Gefach-Konstruktionen. Berücksichtigung nur des hochgedämmten Gefaches, der Einfluss der Rippe wurde „vergessen“, dadurch ergaben sich zu günstige Wärmedurchgangskoeffizienten. Falsche Zuordnung von Wärmeübergangswiderständen. Die Unterschiede bei belüfteten – nicht belüfteten Konstruktionen; an Erdreich grenzende Flächen wurden nicht beachtet. Falsche Zuordnung des Gebäudes zu den Himmelsrichtungen. Dadurch entstanden für den Einzelfall zu große solare Wärmegewinne, sowie Verschattung von transparenten Bauteilen wurde nicht berücksichtigt. Überwiegende Verschattung durch immergrüne Bäume, Nachbarbebauung. Gebäudevor- und -rücksprünge wurden nicht berücksichtigt, Flächenverhältnis von Rahmen zu Verglasung des Fensters, d.h. die 60%-Regelung der WSVO’95 wurde nicht beachtet. Falsche Wertermittlung von k-Werten bei Sonderbauteilen. k-Wert für Gebäudeabschlusstüren, nichttransparente Brüstungselemente, Kellertüren zu beheizten Treppenräumen wurden, wenn überhaupt, falsch berechnet. Anrechnung von Reduktionsfaktoren für Lüftungsanlagen bei der Ermittlung des Lüftungswärmebedarfs. Hier darf der in der WSVO’95 angegebene Bonus nur verwendet werden, wenn die jeweilige Anlage im Bundesanzeiger veröffentlicht ist; diese Forderung wurde nicht beachtet. Einsatz von Lüftungsanlagen, die die Merkmale, aufgeführt in der WSVO’95, nicht besitzen. Abminderungsfaktoren für Wärmedämmschichten blieben unberücksichtigt, z.B. für die Perimeterdämmschicht des Umkehrdaches. usw. usw. usw.

44 % der untersuchten Gebäude, d.h. nahezu jeder zweite Wärmeschutznachweis, liegen mit ihrem vorhandenen bezogenen Jahresheizwärmebedarf im Bereich ± 10% um den maximal zulässigen Wert. Diese Dokumentation kann nicht als repräsentativ angesehen werden, da der Umfang der untersuchten Objekte keine eindeutige Aussage über die Wärmeschutznachweise zulässt, zeigt aber die Problematik solcher Berechnungen! In einer Untersuchung des Verbandes Privater Bauherren wiesen 85 % von 400 geprüften Gebäuden erhebliche Mängel in der Wärmedämmung

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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auf. Weitere typische Mängel: Winddurchlässigkeit bei Fenstern, Türen und Mauerwerk, schludriger Einbau von Rollläden und Dachfenstern, undichte Anschlüsse zwischen Dach und Wänden. Für den Grund der Nichterfüllung der WSVO’95 gilt das mangelnde bauphysikalische Grundverständnis des Planers hinsichtlich der Gebäudegeometrie und der Bauteilaufbauten sowie seine Einstellung, den Wärmeschutz lediglich als notwendiges Übel zu betrachten. Die Bearbeitung des Wärmeschutznachweises steht in der Planungskette oft an letzter Stelle, so dass sich daraus ergebende Probleme in der Planung nicht mehr berücksichtigt werden können. Die Ergebnisse dieser Studien geben zu bedenken, welche Probleme entstehen, wenn künftig die Prüfung der Energieeinsparungsnachweise in der Eigenverantwortlichkeit des Planers bzw. des Bauherren liegen. „Niemand ist mehr Fehlern ausgesetzt, als wer nur aus Überlegung handelt!“ (Vauvenargues). Die EnEV hat die Zuständigkeiten zwischen Architekten und Fachplanern verwischt und somit neue Haftungsrisiken geschaffen, ist die Erkenntnis der vorgenannten Studie. Seit Inkrafttreten der EnEV sind die baulichen und anlagentechnischen Maßnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs eng miteinander verzahnt. Diese Zusammenführung von Gebäude- und Anlagentechnik führt dazu, dass die Planung noch stärker zwischen Architekt und Tragwerksplaner und Fachplaner der Heizungs- und Versorgungstechnik koordiniert werden muss. Die Aufteilung der Verantwortlichkeit ist dabei bisher nicht geklärt. Neben der grundsätzlichen Frage, wer bei einem Bauvorhaben den Wärmeschutz- und Primärenergienachweis führt bzw. fortschreibt und wer Planung, Ausschreibung und Ausführung gemäß Nachweis koordiniert, ergeben sich neue Fehlerund damit Haftungsrisiken für die Planer. Neben möglichen teuren Nachbesserungsarbeiten zieht höherer Energieverbrauch höhere Kosten nach sich. Wenn man sich ansieht, wie schwer sich die Branche bereits heute mit Wärmeschutznachweisen tut – vgl. die vorgenannte Studie –, wird die Fehlerhäufigkeit mit noch mehr Normen und noch komplizierteren Berechnungen wohl noch steigen. Daher ist es unbedingt erforderlich, dass alle Planer die Absprachen mit den Fachplanern schriftlich festhalten. Berufshaftpflichtpolicen für beratende Ingenieure und Architekten wurden bereits um diese Risiken erweitert, die aus der EnEV besonders im Hinblick auf zusätzliche Kosten entstehen!

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§ 14 schreibt die Regelung des § 9 WärmeschutzV über die Möglichkeit verschiedener Nachweise bei Gebäuden mit gemischter Nutzung fort und erweitert sie im Sinne der aktuellen Auslegungspraxis. Im Industrie- und Gewerbebau werden Gebäude in unterschiedlichen Zonen differenziert genutzt und beheizt (z.B. Büros, Sozialräume, Produktions- und Lagerbereiche mit entsprechend unterschiedlichen Innentemperaturen). Wie sind diese Gebäude nach EnEV zu behandeln; soll die Innentemperatur bei unterschiedlicher Temperierung gemittelt werden? Wie verhält sich bei nur punktueller Beheizung eines einzelnen Arbeitsplatzes (z.B. Kasse in einem niedrig temperierten Verbrauchermarkt)? Die Definition für „Gebäude mit normalen Innentemperaturen“ findet sich in EnEV § 2 Nr. 1 „Im Sinne dieser Verordnung . . . sind Gebäude mit normalen Innentemperaturen solche Gebäude, die nach ihrem Verwendungszweck auf eine Innentemperatur von 19 Grad Celsius und mehr und jährlich mehr als vier Monate beheizt werden“. Die Definition für „Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen“ findet sich in EnEV § 2 Nr. 3: „Im Sinne dieser Verordnung . . . sind Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen solche Gebäude, die nach ihrem Verwendungszweck auf eine Innentemperatur von mehr als 12 Grad Celsius und weniger als 19 Grad Celsius und jährlich mehr als vier Monate beheizt werden“. Die geplanten Innentemperaturen für einzelne Gebäudeteile bestimmen sich dabei nach ihrer überwiegenden Nutzung. Ein Lager- oder Verkaufsraum mit Auslegungstemperaturen unter 19 Grad Celsius gilt auch als niedrig beheizt, wenn aus Arbeits- und Gesundheitsschutzanforderungen heraus ein kleines Areal mit einer punktuell höheren Innentemperatur versorgt wird. Durchschnittswertbildung für Innentemperaturen zwischen Gebäudeteilen mit normalen und niedrigen Innentemperaturen sind nicht statthaft. Gemäß § 14 dürfen Teile eines Gebäudes „ . . . wie eigenständige Gebäude behandelt werden, insbesondere wenn sie sich hinsichtlich der Nutzung, der Innentemperatur oder des Fensterflächenanteils unterscheiden“.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Im Grundsatz ist die Systemgrenze nach EnEV Anhang 1 Nr. 1.3.1 so festzulegen, dass mindestens alle beheizten Räume in die beheizte Zone mit normalen Innentemperaturen einbezogen werden. Gebäudeteile mit niedrigen Innentemperaturen sind ebenfalls zu einer oder mehreren Bereichen zusammenzufassen. Die Nachweise erfolgen für die einzelnen Zonen gesondert nach ihrer Definition als Gebäude mit normalen Innentemperaturen oder Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen. Für die Behandlung der Trennflächen zwischen den Gebäudeteilen gilt gemäß § 14 Satz 2 i.V.m. Anhang 1 Nr. 2.7, wo jeweils anzuwendende Abminderungsfaktoren festgelegt werden, die sich unter Berücksichtigung der zugrunde liegenden Berechnungsregeln ergeben. Wird bei einem gemischt genutzten Gebäude, bei dem bestimmte Teile im Sinne der Definition „Gebäude mit normalen Innentemperaturen“ sind, von der Option zur getrennten Betrachtung nach § 14 nicht Gebrauch gemacht, so ergibt sich aus der Definition in § 2 Nr. 1 in Verbindung mit Anhang 1 Nr. 1.1.3, dass dann auch die beheizten Räume derjenigen Gebäudeteile, die an sich der Nutzung nach Gebäudeteile mit niedrigen Innentemperaturen wären, in den Nachweis des Gebäudeteils mit normalen Innentemperaturen mit einzubeziehen wären. Ein solches Vorgehen ist zulässig und gelegentlich auch vorteilhaft, indem damit der Nachweisaufwand reduziert wird. Vergleichbares gilt, wenn ein gemischt genutztes Gebäude neben Gebäudeteilen mit niedrigen Innentemperaturen ausschließlich solche umfasst, die nur über einen Zeitraum von weniger als 4 Monaten im Jahr oder auf Temperaturen von 12 Grad Celsius oder weniger beheizt werden und damit eigentlich nicht in den Geltungsbereich der Verordnung fallen. Hier führt ein Verzicht auf die Option nach EnEV § 14 dazu, dass für das gesamte Gebäude ein Nachweis nach EnEV § 4 zu führen wäre. Sollen die materiellen Spielräume, die die Verordnung dem Bauherren und seinen Planern gibt, ausgeschöpft werden, empfiehlt es sich im Regelfall, von der Möglichkeit des § 14 Satz 1 Gebrauch zu machen. Auch wenn hierzu keine Verpflichtung besteht, wird das in § 13 verfolgte Ziel der Verbraucher- und Nutzerinformation bei getrenntem Nachweis in Verbindung mit der in EnEV § 14 Satz 3 vorgegebenen getrennten Darstellung in den Ausweisen nach EnEV § 13 besser erreicht als bei der vorstehend in Nr. 4 bzw. 5 dargestellten Vorgehensweise. Ein Sonderfall ergibt sich aus der Definition für Wohngebäude in EnEV § 2: „Im Sinne dieser Verordnung . . . sind Wohngebäude solche Gebäude im Sinne von Nummer 1, die ganz oder deutlich überwiegend zum Wohnen genutzt werden“. Durch diese Festlegung wird einerseits die Möglichkeit gegeben, gemischt genutzte Gebäude mit anteiliger Wohnnutzung

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

auch insgesamt als Wohngebäude zu behandeln, diese Möglichkeit andererseits aber zugleich auf Fälle mit „deutlich überwiegender Wohnnutzung“ begrenzt. Nach der Begründung der Bundesregierung kann dann von „deutlich überwiegender Wohnnutzung“ ausgegangen werden, wenn die anteilige andere Nutzung so untergeordnet ist, dass das Gebäude dadurch seinen Charakter als Wohngebäude nicht einbüßt. Diese Beschränkung erfolgte mit Rücksicht darauf, dass für Wohngebäude andere Verfahrensregelungen und Anforderungen vorgegeben sind als für Gebäude anderer Nutzung.

Den allgemein anerkannten Regeln der Technik kommt im Bauwesen eine gewichtige erhebliche Bedeutung zu. Was unter den allgemein anerkannten Regeln der Technik zu verstehen ist, hat in keiner Rechtsnorm Eingang gefunden; es ist vielmehr der Rechtslehre und Rechtssprechung überlassen worden, diesen Begriff zu definieren. Bei einer anerkannten Regel der Technik handelt es sich um eine Regel, die in der Wissenschaft als theoretisch richtig anerkannt worden ist und die sich in der Praxis bewährt hat und zwar dadurch, dass sie von der Gesamtheit der für die Anwendung der Regel in Betracht kommenden Techniker,

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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die für die Beurteilung der Regel die erforderliche Vorbildung besitzen, anerkannt und mit Erfolg praktisch angewandt worden ist. Aus dieser Definition ergibt sich, dass eine anerkannte Regel der Technik nicht vorliegen kann, wenn die für die Anwendung in Betracht kommenden Techniker eine nachlässige Praxis üben oder eine Verfahrensweise für gut achten, die den wissenschaftlichen Erkenntnissen zuwider läuft. Eine Regel der Technik liegt schon vor, wenn sich nach dem gegenwärtigen Stand der Technik zur Lösung einer technischen Aufgabe eine bestimmte Verfahrensweise als richtig darstellt. Eine solche technische Regel – mag sie auch nicht allgemein anerkannt sein – besitzt die Eigenschaft, den Techniker in der heutigen Zeit des ständigen Fortschritts und der immerwährenden technischen Veränderungen eine Hilfe bei der Lösung technischer Aufgaben zu sein. Die Regeln der Technik geben dem Techniker Arbeitsmethoden zur rationellen Bewältigung jederzeit wiederholbarer Arbeitsprozesse an die Hand und bewahren ihn weitestgehend vor subjektiven Fehlleistungen. Auch eine in einem Regelwerk kodifizierte Norm ist nur dann eine anerkannte Regel der Technik, wenn die hierfür erforderlichen Kriterien erfüllt sind, wenn die Regel also theoretisch richtig ist und sich in der Praxis bewährt hat. DIN-Normen, VDI-Richtlinien, VDE-Bestimmungen, Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften usw. gehören also nicht allein aufgrund ihres Bestandes zu den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Verhältnis: Allgemein anerkannte Regel der Technik

DIN-Normen VDI-Richtlinien usw. usw.

Theoretische Richtigkeit + praktische Bewährung

schriftlich festgelegte Verfahrensweise

DIN-Normen, VDI-Richtlinien usw. usw. nur dann allgemein anerkannte Regel der Technik, wenn schriftliche Festlegung eine theoretisch richtige und praktisch bewährte Regel betrifft.

Theoretische Richtigkeit

Praktische Bewährung

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Einige Bundesländer verlangen für nicht geregelte Bauprodukte den Nachweis durch das DIBt und Aufnahme in die Bauregelliste. Die Nichtbeachtung der genormten Regel hat Einfluss auf die Verschuldensfrage. Wer gegen eine technische Norm verstößt, von ihr abweicht oder sie nicht beachtet, obwohl für diese die Vermutung streitet, sie stelle eine anerkannte Regel der Technik dar, gegen den spricht die weitere, jederzeit jedoch widerlegbare Vermutung, fahrlässig zu handeln. Der Beweis des Gegenteils kann darin bestehen, dass der Techniker nachweist, triftige Gründe für seine Abweichung von der genormten Regel zu haben. Es muss als ein Erfahrungssatz angesehen werden, dass ein Verhalten gemäß der technischen Norm in aller Regel zu keinem Schadenseintritt, ein Verstoß gegen die Norm hingegen zum Schadenseintritt führt [385]. Einzelfragen aus der Rechtssprechung: − Bei der Planung und Ausführung von Außenwandkonstruktionen stellen sich immer wieder Fragen nach der Übereinstimmung mit anerkannten Regeln der Technik. Für die Ausführung „kerngedämmter Außenwände ohne Luftschicht“ hat das OLG Hamm (NJW-RR 1991, 731 = BauR 1991, 247) festgestellt, dass diese bereits im Zeitpunkt vor der Neufassung der einschlägigen Norm (DIN 1053) den anerkannten Regeln der Technik entsprochen habe. Wenn erst später gewonnene bautechnische Erkenntnisse ergeben, dass bei der Planung einer derartigen Außenwand die Verwendung bestimmter Verblendsteine zu einem Mangel führt (nicht frostbeständige, glasierte Klinker), dann treffe den Architekten jedenfalls kein Planungsverschulden. − Ebenfalls vom OLG Hamm ergangen ist das „Wärmebrückenurteil“ (BauR 1983, 173). Hier ist das Gericht der begründeten Auffassung des gerichtlichen Sachverständigen gefolgt, wonach es schon in den 60er und 70er Jahren eine bekannte und anerkannte bautechnische Notwendigkeit gewesen sei, lediglich mindestwärmegedämmte Gebäude in den tauwassergefährdeten Wärmebrückenbereichen der Außenwandecken mit einer zusätzlichen Wärmedämmung zu versehen (Wärmeschutznorm DIN 4108). Auch wenn zwischen den Parteien nicht explizit vereinbart wurde, dass von dem Hersteller der Stand der Technik einzuhalten ist, kann der Kunde darauf vertrauen, dass dieser eingehalten wird. Insoweit gilt die Einhaltung des Standes der Technik als stillschweigend zugesichert. Sollte dieser nicht beachtet worden sein, stellt dies einen Mangel der hergestellten Sache dar. DIN Normen können den Stand der Technik darstellen, können aber auch hinter diesem zurückbleiben. Der Stand der Technik wird nicht nur

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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durch DIN-Normen und sonstige Vorschriften mit Empfehlungscharakter, die keine Rechtsnormqualität besitzen, definiert. Vielmehr wird unter dem Stand der Technik das erwartet, was vergleichbare andere zeitgleich fertiggestellte und abgenommene Produkte erfüllen. Man wird sicher bei der Feststellung, was Stand der Technik ist, auf DIN-Normen zurückgreifen, allein können diese jedoch den Begriff des Standes der Technik nicht verbindlich regeln. Sicherlich wird man sagen müssen, dass, sofern ein Produkt hinter den in diesen Vorschriften vorgesehenen Anforderungen zurück bleibt, dies nicht nach dem Stand der Technik hergestellt wurde, was bereits von den Gerichten zu den unterschiedlichsten Vorschriften festgehalten wurde. Führt der Auftragnehmer seine Leistungen nach diesen Richtlinien aus, so besteht die Vermutung, dass er nach den anerkannten Regeln der Technik gearbeitet und damit jedenfalls nicht unter diesem Aspekt mangelhaft geleistet hat. Es liegt dann am Auftraggeber den Gegenbeweis zu führen, etwa indem er nachweist, dass die Norm überholt ist und sich bereits andere Erkenntnisse und Praktiken durchgesetzt haben, die der Auftragnehmer hätte kennen und beachten müssen. Auch die Entwürfe, Richtlinien und Empfehlungen anderer Fachverbände, z.B. VDI, VDE, DVGW, RAL Gütezeichen etc., sind für die Konkretisierung der Pflichten des Auftragnehmers erheblich und können zumindest mit zur Beurteilung der Risikoverteilung und zur Beurteilung eines Mangels herangezogen werden. Auch hier gilt die Vermutung, dass sie die allgemeinen Regeln der Technik wiedergeben. Wegen der Weiterentwicklung der Technik muss auch für diese Regeln gelten, dass der Auftragnehmer über die Beachtung der gedruckten Fassung des Textes hinaus auch die technischen Neuerungen zu beachten hat, um sich nicht dem Vorwurf der mangelhaften Leistung auszusetzen. Gerade hier ist der Hersteller tatsächlich gezwungen, auf Abweichungen und Widersprüche gegenüber dem Stand der Technik im Detail hinzuweisen. Eine pauschale Aussage, dass das angebotene Produkt nicht der einen oder anderen Norm, also insgesamt nicht dem Stand der Technik entspricht, nutzt weder dem Hersteller noch dem Besteller, da in Verordnungen geforderte Regelwerke nicht ausgeklammert werden können. Auch deshalb muss der Hersteller detailliert auf eine mögliche Abweichung hinweisen, da nur der Anlagenbauer oder der Planer die Gesamtzusammenhänge kennen und damit die Abweichung beurteilen kann. Die Anzahl der Forderungen ist mittlerweile unüberschaubar groß geworden. Sie sind zum Teil sogar widersprüchlich. Um hier den Überblick zu behalten und den Forderungen angemessen entsprechen zu können, empfiehlt es sich, den gesamten Komplex der Forderung bereits in die Planung in einer speziellen Software zu integrieren. Diese ermöglicht eine

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

in die Auslegung integrierte Plausibilitäts- und Konformitätsprüfung, so dass bereits im Planungsstadium eventuelle Abweichungen aufgelistet werden können. Zu Absatz 1 Absatz 1 enthält die auf EnEG § 5 Abs. 3 gestützte Regelung zum deklaratorischen Hinweis auf anerkannte Regeln der Technik. Hiervon soll besonders hinsichtlich neu erscheinender technischer Normen zur Bestimmung energiebezogener Produkt-, Bauteil- oder Systemeigenschaften Gebrauch gemacht werden. Die Beibehaltung dieser Klausel (vgl. bisher § 10 Abs. 2 WärmeschutzV) ist vor allem deshalb erforderlich, weil einschlägige nationale technische Regeln in den nächsten Jahren schrittweise durch europäische abgelöst werden, die dann „anerkannte Regeln der Technik“ darstellen werden, die wiederum bei Berechnungen nach dieser Verordnung angewendet werden sollen. Zu Absatz 2 Absatz 2 enthält die gemeinschaftsrechtlich erforderliche Gleichwertigkeitsklausel für Regeln der anderen EU-Mitgliedsstaaten. Dabei wird der gebräuchliche, auch von den europäischen Partnern akzeptierte Wortlaut verwendet. Bei den „anerkannten Regeln der Technik“ (aRdT) handelt es sich – erstmals so in einem Urteil des Reichsgerichtes 1910 definiert – um solche technischen Regeln für den Entwurf und die Ausführung baulicher Anlagen, „die in der Wissenschaft als theoretisch richtig anerkannt sind und feststehen sowie in dem Kreise der für die Anwendung der betreffenden Regeln maßgeblichen nach dem neuesten Erkenntnisstand vorgebildeten Techniker durchweg bekannt und aufgrund fortdauernder praktischer Erfahrungen als richtig und notwendig anerkannt sind“. Die einschlägigen nationalen technischen Regeln werden in den nächsten Jahren allmählich durch europäische abgelöst. Zu Absatz 3 Absatz 1 setzt voraus, dass Baustoffe oder Bauteile, die zum Zwecke des Wärmeschutzes verwendet werden, für Zwecke der Verordnung nach anerkannten Regeln der Technik bewertet werden. Für die Fälle, in denen anerkannte Regeln der Technik nicht vorliegen oder aber von diesen wesentlich abgewichen sind, sieht Absatz 3 ein Nachweisverfahren aus Gründen der Gleichbehandlung vor. Betroffen sind besonders Anlagen zur Wärmeerzeugung oder Wärmerückgewinnung sowie innovative Produkte

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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(z.B. Brennstoffzellen, Solarkollektoren, Blockheizkraftwerken, Wärmepumpen). Satz 1 schreibt ein solches Nachweisverfahren für die Fälle vor, in denen eine Bewertung der Bauteile durch die nach Landesrecht zuständigen Stellen nach den bekannt gemachten anerkannten Regeln der Technik nicht möglich ist. Zuständig für die Entgegennahme und Bewertung der Nachweise sind die nach Landesrecht zuständigen Behörden. Nach dem Vorbild des Wasserhaushaltsgesetzes entfällt das Nachweisverfahren, wenn über das Bauproduktenrecht sichergestellt wird, dass die Anforderungen der Energieeinsparverordnung berücksichtigt worden sind (Satz 2). Dies setzt den Erlass einer Rechtsverordnung nach dem § 20 Abs. 4 der Musterbauordnung entsprechendem Bauordnungsrecht voraus. Es wird davon ausgegangen, dass in der Regel auch für innovative Produkte der Nachweis auf Veranlassung des Anbieters über ein Verfahren nach Bauproduktenrecht geführt wird, so dass Satz 2 der Regelfall sein wird und somit beim einzelnen Bauvorhaben kein besonderer Nachweis hinsichtlich der Bewertung der Produkte zu führen sein wird. Damit entstehen weder für die öffentlichen Hände noch für die Bauherren unmittelbare zusätzliche Kosten durch diese Verfahrensregelung; diese werden in der Regel von den Anbietern derartiger neuer, in Regeln der Technik oder nach Bauproduktenrecht noch nicht bewerteter Produkte getragen werden.

Zu Absatz 1 Die Regelung entspricht inhaltlich der Ausnahme des § 11 Abs. 2 der WSVO’95 zugunsten des Denkmalschutzes unter Einschluss des städtebaulichen Denkmalschutzes. Mit dem Begriff „Behörde“ greift die Verordnung in verschiedenen Vorschriften, darunter auch in § 16, den Sprachgebrauch des EnEG § 7 Abs. 1 auf. Im Rahmen der Delegationsermächtigung des EnEG § 7 Abs. 2 können die Landesregierungen und die von ihnen bestimmten Stellen die Überwachung wärmeschutz- und anlagen-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

technischer Anforderungen durch Rechtsverordnung auf geeignete Stellen, Fachvereinigungen oder Sachverständige übertragen. Bei den Baudenkmälern zählen auch „sonstige, besonders erhaltenswerte Gebäude“, also auch stadtbildprägende Gebäude und Gebäudezüge als Ausnahmetatbestände sowie historische Grenz- und Flurdenkmäler oder historische Garten- und Parkanlagen [166]. Bei der Instandsetzung denkmalgeschützter Gebäude sind die Denkmalschutz- und -pflegegesetze der Bundesländer nebst Erläuterungen zu beachten. Allgemein können aus den Vorgaben der Bundesländer folgende Hinweise gegeben werden: Aufgabe des Denkmalschutzes und der Denkmalpflege ist es, die Kulturdenkmäler zu erhalten und zu pflegen, deren Zustand zu überwachen und Gefahren von ihnen abzuwenden. Denkmalschutz ist keine museale Aufgabe, sondern eine lebendige Verbindung zwischen Vergangenheit und Gegenwart. Es ist nicht im Interesse des Denkmalschutzes, Gebäude in einem unbewohnbaren oder nicht nutzbaren Zustand zu belassen oder gar erst in einen solchen zu versetzen. Hier zeigt sich eine gewisse Kompromissbereitschaft seitens des Denkmalschutzes zugunsten der langfristigen Erhaltung denkmalgeschützter Gebäude. Die Eigentümer sind verpflichtet, die Kulturdenkmäler im Rahmen des Zumutbaren zu erhalten und zu pflegen. Um die Zumutbarkeitsgrenze zu bestimmen, sind die Belange des Eigentümers, und dabei vor allem sein Interesse an einer wirtschaftlich ergiebigen und sinnvollen Nutzung seines Eigentums, gegenüber der Bedeutung des Kulturdenkmals und dem öffentlichen Interesse an seiner Erhaltung gegeneinander abzuwägen. Bauliche Eingriffe, die das Erscheinungsbild gefährden oder beeinträchtigen können, sind auf dem unbedingt notwendigen Umfang zu beschränken. Kulturdenkmäler sind Gegenstände aus vergangener Zeit, besonders des geistigen oder künstlerischen Schaffens oder des handwerklichen und technischen Wirkens, Spuren oder Überreste menschlichen Lebens oder kennzeichnende Merkmale der Städte und Gemeinden und an deren Erhaltung und Pflege aus wissenschaftlichen, künstlerischen oder städtebaulichen Gründen, zur Förderung des geschichtlichen Bewusstseins oder der Heimatverbundenheit oder zur Belebung und Werterhöhung der Umwelt ein öffentliches Interesse besteht. Zur Gruppe der unbeweglichen Kulturdenkmäler wird unterschieden zwischen Einzeldenkmälern und Bauwerken einerseits und Denkmalzonen andererseits. Die Grenzen dazwischen sind fließend. Welcher Art der Unterschutzstellung eines Gebäudes ist, lässt sich aktuell bei der jeweils zuständigen unteren Denkmalschutzbehörde (z.B.: Kreis- oder Stadtverwaltung) erfragen.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Denkmalzonen umfassen bauliche Gesamtanlagen, kennzeichnende Straßen-, Platz- und Ortsbilder. Unter baulichen Gesamtanlagen sind einheitlich gestaltete Gebäudegruppen, Quartiere oder Siedlungen zu verstehen. Es gibt Denkmalzonen, in denen sich kein Kulturdenkmal befindet, sondern nur Gebäude, die die Denkmalqualität nicht erreichen, die aber als Gesamtheit sehr wohl Kulturdenkmalqualität aufweisen. „Das ganze ist mehr, als die Summe der Einzelteile“. Die Unterstellung von Denkmalzonen erfolgt durch Rechtsverordnung, während alle anderen Kulturdenkmäler durch einen Verwaltungsakt unter Schutz gestellt werden. In der Umgebung von denkmalgeschützten Gebäuden dürfen nur mit Genehmigung der Denkmalschutzbehörde Neubauten erreichtet werden oder bestehende Gebäude verändert oder beseitigt werden, auch wenn diese selbst nicht unter Denkmalschutz stehen! Die Instandsetzung von Kulturdenkmälern muss unter genauer Beschreibung der geplanten Maßnahme der unteren Denkmalschutzbehörde angezeigt werden. Sofern überwiegende Belange des Denkmalschutzes oder der Denkmalpflege entgegenstehen, muss die Behörde die Instandsetzung untersagen bzw. Gegenvorschläge machen, wie die Maßnahme denkmalschutzgerecht durchzuführen ist. Bei der aktiven zerstörerischen Beeinträchtigung von Kulturdenkmälern gilt das Verursacherprinzip unabhängig davon, ob die Beschädigung vorsätzlich, fahrlässig oder versehentlich, z.B. durch unsachgemäße Restaurierungsarbeiten, entstanden ist. Der Eigentümer eines denkmalgeschützten Gebäudes ist verpflichtet, im Rahmen des Zumutbaren Schäden und Mängel zu beseitigen, Vorsorge zur Verhinderung von Schäden zu treffen und die erforderlichen Erhaltungsmaßnahmen durchzuführen. Hierbei geht es nicht nur um denkmalpflegerische Probleme, sondern ebenso um allgemeine Fragen der Bauunterhaltung. Ein Bundesland fördert Maßnahmen des Denkmalschutzes und der Denkmalpflege im Rahmen der verfügbaren Mittel des Landeshaushalts. Mit dieser allgemeinen Regelung spricht sich der Gesetzgeber gegen eine Finanzierungsautomatik aus. Zuwendungsfähig sind alle Bau-, Instandsetzungs-, Restaurierungs- und Erhaltungsmaßnahmen, die mit den denkmalbegründeten Teilen eines Objektes zusammenhängen. Dazu gehören Arbeiten an der Fassade und am Dach, aber auch Arbeiten des Gebäudeinnern usw. Danach ist davon auszugehen, dass man z.B. für Hydrophobierungsarbeiten oder einen außenseitig angebrachten Wärmedämmputz Zuschüsse erhalten kann, jedoch nicht für eine Innendämmung. Wärmedämm-Maßnahmen sind zum selbstverständlichen Bestandteil fast jeder Altbaumodernisierung geworden. Dies gilt auch für Baudenkmä-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

ler. Das denkmalpflegerische Dilemma beruht darauf, dass langfristige Bauwerkserhaltung sich nicht allein mit der Beseitigung physikalischer Alterungs- und Abnutzungsprozesse begnügen kann. Eine hohe Lebenserwartung können Baudenkmäler nur dann erreichen, wenn ihr funktionaler Verschleiß immer wieder durch Anpassung an Anforderung der Nutzung ausgeglichen wird. Solche Nutzungsanpassungen sind aber zugleich eine Quelle möglicher Substanzminderungen. Zu Absatz 2 In Satz 1 ist die sog. Technologieklausel verankert. Die Regelungen dieser Verordnung sollen den technischen Fortschritt und dessen rasche Nutzung durch Bauherren nicht behindern. Zur Erleichterung und Vereinheitlichung des Vollzugs – insbesondere von Einzelfallentscheidungen der nach Landesrecht zuständigen Stellen – wird die Bundesregierung in Satz 2 zum Erlass einer Allgemeinen Verwaltungsvorschrift ermächtigt, die der Zustimmung des Bundesrates bedarf. Dieser Passus in Absatz 2 erfasst den Geist der Bestimmung, indem er sinngemäß sagt, wenn eine Energieeinsparung auf andere Art und Weise erreicht wird als in der Verordnung vorgesehen, ist das zulässig. In diesem Fall muss eine Freistellung beantragt und begründet werden. Ein hoher Bonus für die fehlende Klimaanlage könnte damit den Malus der getönten, sonnenhemmenden Scheiben gegenüber dem Klarglas ausgleichen [386]. Solch eine Verrechnung nun lässt sich freilich nicht auch noch in die EnEV hineinpacken. Deshalb die generelle Freistellung von der EnEV, wenn die Argumente überzeugen. Das Freistellungsverfahren bezieht sich i.A. auf Gebäude besonderer Art und Nutzung, wie Hallenbäder, Großküchen, Kantinen, aber auch Verwaltungs- und Bürogebäude. Dort nun müssen z.T. Klima- und Rauchabzugsanlagen aus anderen als aus Komfortgründen eingebaut werden: Aus Gründen der sicheren Fluchtwege, des Brandschutzes, einer definierten Feuchte, der Geruchsfreiheit. Die sind kein Beleg für einen mangelnden sommerlichen Wärmeschutz. Solche Notwendigkeiten dürfen nicht bestraft werden. Ausnahmen von den Regeln kann jedoch nur eine detaillierte Verwaltungsvorschrift sanktionieren. Die zuständigen Beamten und Angestellten in den Bauabteilungen wären mit einer Bewertung überfordert. Alternative Technologien müssen eine ausreichende Lebensdauer aufweisen und garantieren, dass das energetische Konzept während der „Lebensdauer“ des Gebäudes erhalten bleibt. Es muss sich daher bei den verwendeten technischen Möglichkeiten um Alternativen handeln, für die bereits ausreichende Langzeiterfahrungen vorhanden sind. Ausgeschlossen sind Technologien, bei denen nach dem Stand der Technik der zum Pla-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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nungszeitpunkt vorliegenden Erkenntnisse nicht garantiert werden kann, dass die maßgebenden technischen Werte der eingesetzten Geräte während der Lebensdauer des Gebäudes oder während einer unter wirtschaftlichen Aspekten ermittelten Frist gegeben sind.

Die Befreiungsregelung des Satzes 1 ist (als sog. „Härtefallklausel“) durch EnEG § 5 vorgegeben. Satz 2 soll in enger Anlehnung an EnEG § 4 (3) und § 5 (1) die Tatbestandsvoraussetzungen verdeutlichen, unter denen eine unbillige Härte angenommen werden kann. Muss der Architekt die Wirtschaftlichkeit eines Gebäudes optimieren? BGB § 634 (Wandlung und Minderung nach Fristablauf), § 635 (Schadenersatz). Ein Mangel des Architektenwerks kann vorliegen, wenn übermäßiger Aufwand getrieben wird. Sofern die Nutzflächen und Geschosshöhen nicht den Vorgaben entsprächen, könne die Planung mangelhaft sein. Das gleiche gelte, wenn bei der Wärmedämmung oder der Dachkonstruktion überflüssiger Aufwand betrieben worden sei. Eine wirtschaftliche Planung könne auch dann mangelhaft sein, wenn sie sich im Rahmen der vorgegebenen Kosten halte. (Urteil BGH vom 22.1.1998). Fazit: Entscheidend ist also die Wirtschaftlichkeit einer Baukonstruktion (Vermeidung übermäßigen Aufwandes). Ist die Wirtschaftlichkeit nicht gegeben, kann die Planung mangelhaft sein – mit allen Konsequenzen (Minderung des Werklohnes!). Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen zur Energieeinsparverordnung wurden von Hauser und Maas [368] durchgeführt. Die durchgeführte Untersuchung sollte aufzeigen, ob und unter welchen Bedingungen die baulichen und anlagetechnischen Maßnahmen zur Erreichung der angestrebten Energieeinsparungen wirtschaftlich vertretbar sind. Der Untersuchung lagen 10 verschiedene Gebäudetypen, die den Anwendungsbereich „Gebäude mit normalen Innentemperaturen“ abdecken:

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

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Typ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Geschosse 1,5 2 1 2,5 3 6 3 3 13 10

Typ 1 und Typ 2: Typ 3 : Typ 4 : Typ 5 : Typ 6 : Typ 7 : Typ 8 : Typ 9 : Typ 10 :

A Ve

AN

Um

eP

QP

m-1

m²

W/(m²K)

--

kWh/(m²a)

Amortisationszeit Jahre

0,85 0,80 1,11 0,58 0,46 0,34 0,56 0,44 0,25 0,21

146,9 178,6 152,6 446,9 1330,6 3884,8 263,0 263,0 5529,6 9031,7

0,32 0,34 0,31 0,36 0,36 0,43 0,39 0,41 0,64 0,66

1,28 1,28 1,27 1,27 1,29 1,31 1,28 1,30 1,35 1,41

85,5 82,4 99,5 66,9 58,3 49,4 64,9 56,5 43,8 40,3

23,0 21,0 28,8 17,8 16,8 25,5 14,9 21,9 12,9 7,9

Freistehendes Einfamilienhaus Winkelbungalow Zweifamiliendoppelhaus Wohngebäude Zweispänner Wohngebäude Reihenhaus Reihenmittelhaus Verwaltungsgebäude Institutsgebäude.

Somit acht Wohngebäude und zwei Gebäude mit Büronutzung. Die Bewertung wurde auf der Basis von Amortisationszeitberechnungen durchgeführt. Wesentliche Ergebnisse des Forschungsvorhabens: − Unter Zugrundelegung eines heute durchschnittlichen Anlagensystems (Niedertemperaturheizung) und einer bautechnischen Umsetzung, die eine Dichtheitsprüfung und richtig geplante und umgesetzte Bauteilanschlüsse berücksichtigt, ergaben sich – mit Ausnahme eines Gebäudes (Typ 3) mit hohem A/Ve-Verhältnis – Amortisationszeiten, die unterhalb eines anzustrebenden Wertes von rd. 25 Jahren liegen und damit als wirtschaftlich anzusehen sind. − Wird zusätzlich zu einem entsprechenden baulichen Wärmeschutz eine verbesserte Anlagentechnik (Brennwertkessel) in Ansatz gebracht, resultieren Amortisationszeiten von ca. 8 bis 14 Jahren. − Hinsichtlich der Festlegung des Anforderungsniveaus bei Berücksichtigung einer zentralen Warmwasserversorgung besteht Handlungsbedarf. Der zulässige Energiebedarf für die Warmwasserbereitung liegt deutlich über dem tatsächlichen für typische Fälle vorhandenen rechneri-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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schen Energiebedarf. Eine aus diesem Umstand resultierende Aufweichung der Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz darf nicht auftreten. Das Anforderungsniveau sollte an realistischen Aufwandszahlen der Warmwasserversorgung orientiert sein. − Der Einsatz von Lüftungstechnik führt bei derzeit noch vergleichsweise hohen Kosten nur eingeschränkt zu vertretbaren Amortisationszeiten. Bei Zu- und Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung ist bei den derzeitigen Kosten keine Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Einfache, kostengünstige Abluftsysteme, wie sie derzeit auch schon am Markt erhältlich sind, führen zu Amortisationszeiten von rd. 20 Jahren. Der Anwendungsbereich „Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen“ wurde anhand von vier Beispielen (Hallen mit unterschiedlicher Gebäudegeometrie) betrachtet. Hierbei war festzustellen, dass die Verschärfung des Anforderungsniveaus sehr gering ausfiel. Die Wirtschaftlichkeit war für alle betrachteten Varianten in jedem Fall gegeben. Die Amortisationszeiten lagen bei rd. 2 bis 10 Jahren [368]. Es gilt stets das Wirtschaftlichkeitskriterium des EnEG: Eine Maßnahme ist immer dann wirtschaftlich, wenn der Preis für die eingesparte Einheit Energie kleiner ist als der Preis der bezogenen Energie! Die Kosten für die eingesparte kWh ergibt sich aus der Division von jährlichen Kapitalkosten und anderen Zusatzkosten durch die Jahres-Energieeinsparung. Dabei wird je nach Maßnahme eine Nutzungsdauer von 15 bis 25 Jahren unterstellt. Die Kosten für die eingesparte kWh Heizenergie liegen dabei bei rd. 1 bis 2 Cent / kWh und unterstreichen in Verbindung mit den gegenwärtigen Energiepreisen die gegebene Wirtschaftlichkeit. Da bei den zu errichtenden Gebäuden nach der EnEV Erstem und Zweitem Abschnitt (§§ 1 bis 7) die Wirtschaftlichkeit meist gegeben ist, muss bei Härtefällen untersucht werden, ob die Nutzungsdauer eines Gebäudes mit den erforderlichen Aufwendungen in Einklang steht. Wichtig ist darauf hinzuweisen, dass nicht die gesamten Instandhaltungs- und Modernisierungskosten für eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung heranzuziehen sind, sondern nur die energierelevanten. So kostet die ohnehin fällige Erneuerung einer geputzten Fassade ca. 60 EURO/m². Das Anbringen eines Wärmedämmverbundsystems mit 10 cm Dämmstoffdicke kostet ca. 80 EURO/m² Fassadenfläche. Die energiebezogenen Mehrkosten belaufen sich auf ca. 20 EURO/m². Bei einer durchschnittlichen Wohnung können 86,5 kWh/m² Endenergie eingespart werden. Die statistische Amortisationszeit beträgt ca. 9 Jahre (die Standzeit eines Wärmedämmverbundsystems wird mit üblicherweise 25 bis 30 Jahren angegeben). Die Kosten der eingesparten kWh Energie belaufen sich auf ca. 1,5 Cent/kWh.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Im übrigen liegen die wirtschaftlichen Dämmstoffdicken bei einer solchen Maßnahme zwischen 6 und 16 cm. Insgesamt fallen damit bei einem Mehrfamilienwohnhaus mit einer 10 cm dicken Dämmung ca. 10 bis 13 EURO/m² Wohnfläche an energiebedingten Mehrkosten an, die auch umlagefähig wären. Alle anderen Kosten müssten im Zuge der Instandhaltungsmaßnahmen auch ohne EnEV aufgebracht werden. Dies führt bei einer Umlage von 11 % zu einer Mieterhöhung von ca. 9 bis 12 Cent/m² monatlich. Bei Unterstellung der bisher erforderlichen Dämmstoffdicken von 6 bis 8 cm führen die energiebedingten Mehraufwendungen bereits bisher zur einer Mieterhöhung von 7 bis 10 Cent/m² monatlich. Gegenüber den heutigen Verhältnissen ist also so gut wie keine Veränderung spürbar, die Einfluss auf den Mietenmarkt hätte.

Nach EnEG § 8 Abs. 1 dürfen bestimmte Verstöße gegen Vorschriften der Verordnung zur Ordnungswidrigkeit erklärt und nach EnEG § 8 Abs. 2 mit Bußgeld belegt werden. Anforderungen an den Wärmeschutz der Gebäude hat der Gesetzgeber bewusst von der Bußgeldbewehrung ausgeschlossen, weil die Sanktionsmöglichkeiten nach dem Baugenehmigungsverfahren als ausreichend erachtet wurden. Demzufolge werden die in § 3 Abs. 1 gestellten Hauptanforderungen an neu zu errichtende Gebäude nicht mit Bußgeld bewehrt. Das Gleiche gilt für Nachrüstungsverpflichtungen. Soweit bußgeldbewehrte Anforderungen der Heizungsanlagen-Verordnung in der vorliegenden Verordnung materiell beibehalten werden, übernimmt § 18 die entsprechenden Regelungen der HeizAnlV § 13. Dabei entspricht Nummer 1 HeizAnlV § 13 Nr. 1, Nummer 2 entspricht HeizAnlV § 13 Nr. 7 – erste Alternative -, Nummer 3 entspricht HeizAnlV § 13 Nr. 7 – zweite Alternative – und Nummer 4 entspricht HeizAnlV § 13 Nr. 6.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Die Übergangsregelungen in § 19 entsprechen denen vorangegangener Fassungen der energiesparrechtlichen Verordnungen; auf die in den Sätzen1 und 2 bezeichneten Vorhaben ist weiterhin das bisher geltende Recht anzuwenden (Satz 3). Für Bauvorhaben, bei denen bauaufsichtliche Verfahren vorgesehen sind, wird in Satz 1 auf den Zeitpunkt der Bauantragsstellung oder der Bauanzeige Bezug genommen, weil die Anwendung der Vorschrift auf Bauvorhaben nach diesem Zeitpunkt eine Änderung der Planunterlagen zur Folge haben könnte (Umplanungen). Dies wiederum müsste in die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit einbezogen werden. Für bauaufsichtlich freigestellte Vorhaben (genehmigungs- und anzeigenfreie Bauvorhaben) fehlt ein vergleichbarer Anknüpfungspunkt; hier ist der Zeitpunkt des Beginns der Bauausführung (Termin des Baubeginns) maßgeblich (Satz 2). Für „genehmigungs- und anzeigenfreie“ Bauvorhaben ist somit für die Stichtagsregelung der Beginn der Bauausführung maßgeblich. Es stellt sich demnach die Frage, inwieweit – auch unter Beachtung der Tatsache, dass andernfalls EnEV § 17 über Befreiungen in Härtefällen einschlägig sein könnte – die Frage nach Vorleistungen mit dem „Beginn der Bauausführung“ gleichzustellen ist. Schon wegen der sehr unterschiedlichen Vorgaben in den einzelnen Bundesländern, welche Vorhaben genehmigungs- und anzeigenfrei sind, ist im Interesse einer so weit wie möglich einheitlichen Auslegung des EnEV-Rechts anzustreben, dass die Unterschiede gegenüber genehmigungs- und anzeigenpflichtigen Vorhaben gering bleiben. Im letztgenannten Fall kann schon allein der Bauantrag oder die Bauanzeige die Anwendung alten Rechts sichern. Der Gleichbehandlungsgrundsatz spricht dafür, Vorleistungen, die einen mindestens gleichartigen Planungsfortschritt dokumentieren, dem „Beginn der Bauausführung“ gleichzusetzen und damit

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

vergleichbar den genehmigungs- und anzeigenpflichtigen Vorhaben zu behandeln [404]. Hat der Bauherr bereits Material beschafft, dass nicht ohne weiteres für eine Ausführung nach neuem Recht geeignet ist, so ist davon auszugehen, dass mit der Anwendung der EnEV auf das Vorhaben zusätzliche Kosten und Verzögerungen auftreten. In den Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen des Verordnungsgebers [394; 395], die den Anforderungen auf Grund von EnEG § 5 Abs. 1 zugrunde liegen, sind jedoch keine Kosten berücksichtigt, die durch den Umtausch ungeeigneten Materials oder durch die Verwendung vorhandenen, nicht optimalen Materials begründet sind. Auch dürfte eine zusätzliche Verzögerung durch den Umtausch vorhandenen Baumaterials zumindest dann als unangemessene Härte anzusehen sein, wenn der Beginn nach dem In-Kraft-Treten der Verordnung durch Umstände verursacht wurde, die der Bauherr nicht beeinflussen konnte (z.B. die Witterung) [404]. Vergleichbar ist die Lage bei bereits fortgeschrittenem Planungsprozess. Verzögerungen und Planungs-Mehrkosten, die eine Neuplanung in der Regel zur Folge hat, sind nicht zwangsläufig gemäß dem Wirtschaftlichkeitsgebot EnEG § 5 (1) durch eingesparte Energiekosten abgesenkt. Allerdings wäre das Vorliegen eines Härtefalls regelmäßig dann zu verneinen, wenn die hier in Rede stehenden Vorleistungen nach Verkündigung der EnEV erbracht wurden, also zu einem Zeitpunkt, zu dem die am Bau Beteiligten über das neue Recht und das Datum des In-Kraft-Tretens hätten informiert sein müssen. Zumal im Falle einer restriktiven Auslegung des Begriffs „Beginn der Bauausführung“ meist ohnehin Befreiungen nach EnEV § 17 auszusprechen wären, die dann aber einen Antrag des Bauherren und eine Einzelfallprüfung erfordern würden, wird im Interesse der Verringerung des Verwaltungsaufwandes davon ausgegangen, dass dem Tatbestand des „Beginns der Bauausführung“ gleichzusetzen sind: Die mengenmäßig nicht unerhebliche Beschaffung von Material, das für eine Ausführung nach neuem Recht ungeeignet ist, sowie der Abschluss der Ausführungsplanungen vor dem 16. November 2001 [404].

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Zu Absatz 1 Vorschriften, die zum Erlass von Allgemeinen Verwaltungsvorschriften ermächtigen, sollen unmittelbar nach Verkündigung in Kraft treten (Satz 1). Wegen der Pflicht zur Notifizierung der Verordnung bei der Kommission der Europäischen Gemeinschaften ist das tatsächliche Datum der Verkündigung der Verordnung nicht genau voraussehbar. Damit dennoch eine angemessene Übergangsfrist für die betroffenen Kreise sichergestellt werden kann, wird das Inkrafttreten an das Datum in der Verkündung gebunden (Satz 2). Zu Absatz 2 Die Wärmeschutzverordnung vom 16. August 1994 und die Heizungsanlagen-Verordnung vom 4. Mai 1998 werden durch die vorliegende Verordnung ersetzt.

Anhang 1 enthält folgende wesentliche, den verfügenden Teil der Verordnung ergänzende Regelungsbereiche:

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

− Nummer 1 mit den konkreten Angaben zu den Höchstwerten des Jahres-Primärenergiebedarfs und des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustkoeffizienten, − Nummer 2 mit der Bestimmung der anzuwendenden Rechenverfahren, die für das jeweilige zu errichtende Gebäude anzuwenden sind (Verweis auf DIN EN 832, DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10), mit der Festlegung von einheitlichen Randbedingungen, − Nummer 3 mit dem vereinfachten Berechnungs- und Nachweisverfahren für kleinere Wohngebäude mit einem Fensterflächenanteil bis zu 30%. Es handelt sich bei den Forderungen in der Anlage 1 um neue Gebäude sowie um eine Vorsorgemaßnahme, die ganz besonders künftigen Generationen dienen wird; denn Gebäude sind sehr langlebige Wirtschaftsgüter. Was im Neubaubereich dank vernünftiger Vorgaben bereits an Energieeinsparmaßnahmen eingeplant und eingebaut wird, muss später nicht kostenträchtig nachgerüstet werden.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Zu den Nummern 1.1 „Tabelle der Höchstwerte“ und 1.2 „Zwischenwerte zu Tabelle 1“ In der Tabelle 1 sind die Anforderungen an den „Bedarf“ gestellt. Es muss unterschieden werden zwischen der rechnerischen Größe „Bedarf“ und der gemessenen Größe „Verbrauch“. Bedarf und Verbrauch sind in der EnEV nicht identisch, weil die Randbedingungen nicht übereinstimmen; so können Abweichungen zwischen dem Nutzerverhalten (Raumtemperatur, Luftwechsel, Reglereinstellung), handwerkliche Ausführung (Luftdicht-

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heit, hydraulischer Abgleich, Reglereinstellung) und den meteorologischen Randbedingungen bestehen. Der Jahresprimärenergiebedarf, der mit den vorgegebenen Berechnungsverfahren ermittelt wird, stellt eig. eine „Energiekennzahl“ oder „Expertengröße“ dar. Er entspricht nicht dem tatsächlichen JahresHeizenergiebedarf, sondern dient nur als Größe, um den Energiebedarf von Gebäuden untereinander vergleichen zu können. In Nummer 1.1 Tabelle 1 werden die Höchstwerte des JahresPrimärenergiebedarfs vorgegeben. Die Werte (praktisch die Hauptanforderung der Verordnung) wurden besonders auf Grund der Ergebnisse von Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen festgelegt, um dem Wirtschaftlichkeitsgebot des Energieeinsparungsgesetzes Rechnung zu tragen. Nach EnEG § 5 Abs. 1 Satz 2 gelten die Anforderungen dann als wirtschaftlich vertretbar, wenn die erforderlichen Aufwendungen generell innerhalb der üblichen Nutzungsdauer durch die eintretenden Einsparungen erwirtschaftet werden können. Die Anforderungen sind anhand von untersuchten Modellgebäuden so bemessen, dass die Amortisationszeiten der Mehraufwendungen, die gegenüber bisherigem Standard erforderlich werden, auch bei ungünstiger Gebäudegeometrie in der Regel bis zu 25 Jahre betragen. Im Durchschnitt bedeuten die vorgesehenen Grenzwerte eine ca. 30%ige Verschärfung der Anforderungen gegenüber der Wärmeschutzverordnung, wenn man die Beibehaltung eines derzeit üblichen, durchschnittlichen Heizsystems (Zentralheizung mit Warmwasser als Wärmeträger, NiedertemperaturHeizkessel als Wärmerzeuger, einer Auslegungstemperatur des Verteilnetzes von 70/55°C und raumweiser Regelung mittels Thermostatventilen) gemäß der bisherigen Heizungsanlagen-Verordnung zugrunde legt. Die Spalte 2 in Tabelle 1 zeigt, dass für große Gebäude scheinbar höhere Anforderungen gelten als für kleine, die Gebäudeform aber einen eher geringen Einfluss hat. „Scheinbar“ deswegen, weil große Gebäude zwar einen geringeren Jahres-Primärenergiebedarf aufweisen müssen, aber dies nicht gleichzusetzen ist mit einer höheren Dämmforderung an das Gebäude. Dies ist auf das günstigere Verhältnis von Oberfläche zu Nutzfläche bei den großen Gebäuden zurückzuführen. Die höheren Anforderungen der EnEV an den Primärenergiebedarf großer Gebäude korrelieren mit der Verminderung des errechneten Bedarfs ohne Verbesserung der Dämmung. Genauere Aussagen lassen sich aber erst durch die Einbeziehung der Anlagentechnik machen. Kleine Gebäude haben hohe Anlagenverluste, da die Verteilungsnetze und Speicher, bezogen auf die Nutzfläche, bei kleineren Gebäuden größer sind. Die Hauptforderung der EnEV stellt demzufolge an kleine Gebäude in der Regel höhere Anforderungen als an große Gebäude.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Geringere Anforderungen an große Gebäude sind nur gerechtfertigt, wenn die erzielbare Primärenergie-Einsparung je m² Fassadenfläche geringer ist. Dies gilt, da die spezifischen Dämmkosten für große Gebäude mindestens nicht höher sind als für kleine. Die Heizwärme-„Einsparung“ durch Dämmung, bezogen auf die „Bauteiloberfläche“, ist bei großen Gebäuden „nicht“ kleiner als bei kleineren Gebäuden. − Mit Verbesserung des Dämmniveaus lässt sich bei großen Gebäuden genauso viel Energie sparen wie bei kleinen. Der Bezug ist die betrachtete Bauteilfläche. − Eine Verminderung des Dämmniveaus für große Gebäude gegenüber kleinen ist damit unter den Gesichtspunkten der Optimierung nicht sinnvoll. − Der Bezug auf die „Nutzfläche“ ist unter Optimierungsaspekten nicht hilfreich. Durch den Bezug auf die Nutzfläche entsteht der falsche Eindruck, dass Dämmung bei größeren Gebäuden weniger effektiv sei. − Die Wirtschaftlichkeit der Dämmung einer Fläche hängt nur gering ab von der Dämmung einer anderen Fläche des Gebäudes (nämlich nur über den Effekt eines anderen Fremdwärme-Nutzungsgrades und der veränderten gebäudespezifischen Gradtagszahl). − Das Konzept des „mittleren U-Wertes“ ist für Optimierungen ungeeignet. − Eine Verbesserung der Anlagentechnik bewirkt eine Verringerung der optimalen Dämmstoffdicke, aber − eine Verbesserung der Anlageneffizienz um den Faktor 2 sollte nur eine Verringerung des Wärmedurchgangskoeffizienten um 30% erbringen. − Ein kühleres Klima begründet eine Erhöhung der Dämmschichtdicke. Dies begründet eine Änderung des U-Wertes um - 6 bis + 19, bezogen auf den Mittelwert in Deutschland. In den Höchstwerten für Wohngebäude (Spalten 2 und 3) ist neben dem durch die Raumheizung bedingten Anteil des Jahres-Primärenergiebedarfs auch ein Anteil für die Warmwasserbereitung (einschließlich der dieser zuzurechnenden Verluste) gemäß Nummer 2.2 berücksichtigt, und zwar a) bei elektrischen (üblicherweise dezentralen) Systemen unabhängig von der Gebäudegröße mit 34 kWh/(m²a) b) bei anderen (üblicherweise zentralen) Systemen, die auf Grund der Ausbildung der Verteilungsnetze und der Speicherung von Warmwasser eine starke Abhängigkeit von der Gebäudegröße aufweisen, mit Hilfe einer Formel in Abhängigkeit von AN

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

c) Das gesonderte Anforderungsprofil für Gebäude mit elektrischer Warmwasserversorgung wird in Spalte 3 Tabelle 1 allerdings gegenüber der von der Bundesregierung verabschiedeten Fassung der EnEV durch Beschluss des Bundesrates noch einmal um 8 kWh/(m²a) erhöht, d.h. vor dem Hintergrund des relativ hohen Einsatzes der dezentralen Warmwasser-Erzeugungsgeräte im Neubaubereich wird ein „politisch gewollter“ (vgl. zu Nummer 2.1.2) höhere Jahres-Primärenergieverbrauch gestattet. Der gesonderte Primärenergiefaktor für elektrischen Strom in Gebäuden mit Elektrospeicherheizungen – Ziffer 2.1.2 im Anhang 1 – wird von 2,3 auf 2,0 herabgesetzt. Weiterhin wird diese Sonderregelung auf acht Jahre befristet. Spalten 4 bis 6: Gebäude anderer Art und Nutzung sind: Büro-, Verwaltungsgebäude, Schulen, Kindertagesstätten und Bibliotheken, Krankenhäuser, Altenwohnheime, Pflegeheime, Entbindungs- und Säuglingsheime u.a., Waren- und Geschäftshäuser, Gebäude für Sport- und Versammlungszwecke, Aufenthaltsgebäude in Justizvollzugsanstalten und Kasernen, Gebäude des Hotel- und Gaststättengewerbes. Ferner enthält die Tabelle 1 die Grenzwerte des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustkoeffizienten nach DIN V 4108-6, der physikalisch in etwa dem mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten entspricht, auf den die Anforderungen der Wärmeschutzverordnung vom 24. Februar 1982 methodisch abstellten (siehe auch Begründung zu § 3 Abs. 1), Bild 3.11. Der Höhe nach orientieren sich diese Grenzwerte allerdings am Anforderungsniveau der Wärmeschutzverordnung vom 16. August 1994. Sie stellen damit praktisch keine Einschränkung der Gestaltungsmöglichkeit des Architekten dar. Diese Zusatzanforderung soll sicherstellen, dass der auf der Basis der Wärmeschutzverordnung erreichte bauliche Wärmeschutz im Rahmen der vorgesehenen Gesamtbilanzierung auch bei sehr guter Anlagentechnik und starker Nutzung erneuerbarer Energien (z.B. in den Fällen des § 3 Abs. 3 Nr. 1 und 2) nicht unterschritten werden kann. Die Differenzierung dieser Anforderung hinsichtlich des Fensterflächenanteils ist notwendig und sachgerecht, da besonders hochverglaste Nichtwohngebäude die Anforderungen der gültigen Wärmeschutzverordnung nur unter Berücksichtigung der solaren Gewinne erfüllen können, die vom spezifischen Transmissionswärmeverlust nicht widergespiegelt werden können. Die Anforderung an hochverglaste Nichtwohngebäude ist so gestaltet, dass hochwertige wärmedämmende Vorhangfassaden zum Einsatz kommen müssen.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

213

Bild 3.11. Nebenanforderung der EnEV – maximal zulässiger, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche des Gebäudes bezogener Transmissionswärmeverlustkoeffizient H’T in W/(m²K), für NichtWohngebäude mit einem Fensterflächenanteil > 30%.

Die durch die Bilanzierung erreichte größere Flexibilität für Bauherren und Planer wird insoweit zwar eingeschränkt, im Regelfall ist diese Zusatzanforderung jedoch so bemessen, dass sie ohne Einfluss auf die Ausführung des baulichen Wärmeschutzes bleibt. Die Anforderung ist ein Zwischenergebnis der zum Nachweis auszuführenden Berechnungen. Zum Nachweis des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustkoeffizient H’T (Spalten 5 und 6) bei einer ausführlichen Berechnung über das Erdreich. Diese sind monatsabhängig zu ermitteln. Abweichend von anderen Berechnungsverfahren wird damit auch H’T monatsabhängig. Wie ist bei derartigen Werten der Nachweis zur Einhaltung des zulässigen Höchstwertes nach EnEV Anlage 1 Tabelle 1 Spalten 5 und 6 zu führen? Nach EnEV Anhang 1 Nr. 2.1.1 sind die Berechnungen des Jahresheizwärmebedarfs und der damit eingeschlossenen Transmissionswärmeverluste nach DIN V 4108-6 zu führen. Der Wärmeverlust über das Erdreich kann danach im Monatsbilanzverfahren in Anwendung von DIN EN ISO 13370 unter Benutzung des thermischen Leitwerts über das Erdreich ermittelt werden. Dieses Verfahren ermöglicht bei Anwendung der monatlichen Wärmebilanzen, den gegenüber den monatlichen Lufttemperaturen zeitversetzten Jahresgang der Erdreichtemperatur zu berücksichtigen. Der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlustkoeffizient wird dabei für jeden Monat ange-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

geben. Wegen der unterschiedlichen monatlichen Bedingungen für das Klima ergeben sich auch unterschiedliche Ist-Werte. Zur Ermittlung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustes im Sinne der Vorgaben der Energieeinsparverordnung ist es deshalb notwendig, einen durchschnittlichen Ist-Wert zu bilden. Dabei sind die Verluste über Erdreich als Mittelwert der entsprechenden Monatswerte innerhalb der Heizperiode anzusetzen. Das sommerliche Verhalten zur Ermittlung der Transmissionswärmeverluste bleibt unberücksichtigt, da es für die Energiebilanz nicht relevant ist. Neben der genauen Ermittlung von monatsabhängigen Verlustwerten über das Erdreich zur Bestimmung des Jahres-Primärenergiebedarfes kann für die Ermittlung Transmissionswärmeverluste parallel auch das vereinfachte Verfahren mittels Temperatur-Korrekturfaktoren verwendet werden. Ein derartiger Wert ist nicht monatsabhängig und kann als Ist-Wert für den Nachweis nach EnEV herangezogen werden. Der Vorteil der ausführlichen Berechnung wird dann für den Nachweis der Einhaltung des zulässigen Höchstwertes des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustes nicht genutzt. Abweichend von der Wärmeschutzverordnung wird für den Nachweis bei Wohngebäuden generell der Bezug auf die in Nummer 1.3.4 definierte Gebäudenutzfläche vorgegeben, während bei den übrigen Gebäuden ausschließlich der Bezug auf das Gebäudevolumen zulässig ist. Dem liegen folgende Überlegungen zugrunde: − Die Differenzierung trägt erheblich zur Allgemeinverständlichkeit und zur Erhöhung der Aussagekraft der Energiebedarfsausweise nach § 13 bei, weil bei Wohngebäuden in Anlehnung an das Mietpreisrecht und die Heizkostenabrechnung stets der Flächenbezug und bei anderen Gebäuden stets der Volumenbezug anzutreffen ist. − Der Ansatz greift auch die heutige Praxis nach der Wärmeschutzverordnung auf. Schon bisher wird der auf die Gebäudenutzfläche bezogene Nachweis (dort auf lichte Raumhöhen bis zu 2,60 m von Oberkante Fertigfußboden bis Unterkante Fertigdecke beschränkt) überwiegend auf Wohngebäude angewandt; nur ausnahmsweise wird bei neuen Wohngebäuden anders verfahren. − Bei anderen Gebäuden mit normalen Innentemperaturen war auch bisher die Anwendbarkeit des Flächenbezugs wegen abweichender Raumhöhen häufig nicht zulässig oder technisch nicht sinnvoll. So weisen z.B. moderne Bürogebäude wegen abgehängter Decken und hoher Fußbodenaufbauten, die zur Aufnahme der technischen Installationen ge-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

215

baut werden, häufig Geschosshöhen über 3 m auf, obwohl die „lichte Raumhöhe“ zumeist formal dem Kriterium für die Anwendung des Flächenbezugs genügt. Die Berechnung nach dem Volumen sorgt bei diesen Gebäuden für eine realitätsnahe Erfassung des beheizbaren Rauminhaltes. − Als Bezugsgröße des Jahres-Primärenergiebedarfs wurde bei Wohngebäuden die Nutzfläche AN (Spalte 2) und bei allen Nichtwohngebäuden das beheizte Volumen Ve (Spalte 3) angesetzt. − Schließlich kann die Tabelle 1 durch eine derartige Zuordnung der Bezugsgrößen deutlich einfacher gestaltet werden. Die Höchstwerte sind – wie in der Wärmeschutzverordnung – in tabellarischer Form (Nr. 1.1 Tabelle 1) und in Abhängigkeit von dem A/VeVerhältnis (Verhältnis der wärmeübertragenden Umfassungsfläche zum beheizten Gebäudevolumen) angegeben. Für den Fall, dass das Verhältnis A/Ve zwischen den Tabellenangaben liegende Werte annimmt, sind Interpolationsgleichungen zur Ermittlung von Zwischenwerten unter Nummer 1.2 angegeben. Diese Zwischenwerte brauchen nicht mit höherer Genauigkeit bestimmt werden als die Tabellenwerte. Unterhalb von A/Ve = 0,2 m-1 und oberhalb von A/Ve = 1,05 m-1 ist der Grenzwert des spezifischen Transmissionswärmeverlustes jeweils konstant; die Interpolationsgleichung findet in diesen Bereichen keine Anwendung.

Zu Nummer 1.3 „Definition der Bezugsgrößen“ Hier sind die für die Höchstwerte wesentlichen Bezugsgrößen: Wärmeübertragende Umfassungsfläche A, beheiztes Gebäudevolumen Ve, das Verhältnis A/Ve und die Gebäudenutzfläche AN teilweise unter Verweis auf technische Normen definiert. Die Kenngröße „beheiztes Gebäudevolumen“ wird in den Rechenverfahren nach DIN EN 832 nicht verwendet und muss deshalb hier gesondert definiert werden. Gleiches gilt für die Bezugsgröße AN.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Mit dem Bezug der Berechnungsflächen auf die Gebäudeaußenmaße soll die Wirkung wärmetechnisch unbedeutender Wärmebrücken, wie zwei- oder dreidimensionale Gebäudeecken – erfasst werden [178]. Definitionen der wärmeübertragenden Bauteilflächen enthält DIN EN ISO 13 789, ferner sind hierzu zu beachten: DIN EN ISO 6946 und DIN EN ISO 13 370. Die genannten Normen enthalten detaillierte Darstellungen der außenbezogenen Abmessungen! Durch Vor- und Rücksprünge oder sonstige geometrische Gestaltungsmittel gegliederte Fassaden und Außenwände, sollten nicht für die Berechnung der Flächen und des Geometrieverhältnisses „geglättet“ werden, wenn hierdurch der spezifische Transmissionswärmebedarf mehr als rd. 5% abweicht, d.h. sich verringern würde. Diese Verhältnisse können schnell über eine Vermittlung der zusätzlichen Flächenanteile näherungsweise ermittelt werden. Nach DIN V 4108-6 Anhang D Tabelle D.3 Zeile 4 werden „Vorsprünge in den Bauteilen bis zu 20cm vernachlässigt.“ Werden bei der Berechnung von Gebäudetrennwänden, z.B. bei Reihenhäusern Wandflächen nicht berücksichtigt, so bleibt hiervon die Berechnung des Volumens unberührt, Luft in der Trennfläche wird „geschnitten“. Für den unteren Abschluss des Gebäudes gilt: Gerechnet wird von der Oberkante des Geländes oder, falls die unterste Decke über der Oberkante des Geländes liegt, von der Oberkante dieser Decke bis zur Oberkante der obersten Decke oder der Oberkante der wirksamen Dämmschicht. Die Ermittlung der erdberührten Bodenflächen erfolgt unter Berücksichtigung der Fußbodenunterkante und der in den Bauunterlagen festgelegten Geländeoberkante. Diese Flächenanteile sind in der Fläche AG einzubeziehen. Im Zweifelsfall, besonders bei Sondermaßnahmen zum Feuchtigkeitsschutz oder Schutz gegen drückendes Wasser (Wannenausbildung oder Sperrschichten mit besonderer Schutzschicht), wird analog zu der Festlegung bei Wand- und Fußboden für die Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes die Lage der außenliegenden Sperrschicht bei der Ermittlung der Flächen AG zugrunde gelegt [263]. Was die untere Systemgrenze anbelangt, konnte bisher keine in einer Norm eindeutig geregelte Festlegung gefunden werden. Meist wird in der Praxis bei nicht unterkellerten Gebäuden die Systemgrenze unter die Bodenplatte, bei unterkellerten hingegen auf die Bodenplatte/Kellerdecke gelegt. In DIN 4108-2 werden beim Nachweis des Mindestwärmeschutzes mit Ausnahme der Perimeterdämmung nur die innerhalb der Abdichtung (Abklebung auf der Bodenplatte oder die Bodenplatte aus wasserundurchlässigem Beton als Abdichtung) liegenden Schichten angerechnet. Von Bedeutung ist hier aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit weniger die Schicht aus Stahlbeton, sondern das sich verändernde Bauwerksvolumen

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

217

und infolge der Übermessung auch die Vergrößerung der Außenwandflächen. Der Nachweis eines nichtunterkellerten Wohnhauses gemäß EnEV mit dem Heizperiodenverfahren ist bei zeitgemäßer Anlagentechnik und den „gängigen“ Dämmschichten bzw. Außenbauteilen ohne Schwierigkeiten möglich. Den so errechneten Jahresprimärenergiebedarf an den Grenzwert nach EnEV anzulegen, was durch eine Reduzierung des baulichen Wärmeschutzes oder auch einer veränderten Anlagentechnik mit geringerem Wirkungsgrad erreicht werden kann, macht bei Typenhäusern, die auch als unterkellerte Variante gebaut werden, wenig Sinn bzw. erfordert eine komplette Umplanung. Die ungünstigere unterkellerte Variante definiert quasi die Mindestanforderungen. Erfolgt die Aufstellung der Heizungsanlage im unbeheizten Keller und wird eine Warmwasserzirkulationsleitung eingebaut, was bei unterkellerten Gebäuden als Regelfall zu bezeichnen ist, sind selbst bei guter Wärmedämmung der Außenbauteile das Monatsbilanzverfahren mit detaillierter Eingabe der Wärmebrückenverlustkoeffizienten und die Durchführung einer Dichtheitsprüfung obligatorisch [454]. Bei ausgebauten oder teilausgebauten Dachgeschossen ist wie folgt zu rechnen: Zu den Wandflächen zählen anteilige Giebelwände, lotrechte Begrenzungswände von Dachgauben, Begrenzungswände von eingebauten Balkonen sowie seitliche Wände gegen nichtbeheizte Teile der Dachräume (z.B. Abseitenwände) und Wände, die den nicht ausgebauten Dachraumteil gegen den ausgebauten abgrenzen [263]. Bei der Ermittlung der gedämmten Decken-/Dachflächen muss die Dämmung in den Schrägen an die aufgehende Wand anschließen, sofern sie nicht in den Abseitenwänden vorgenommen wird. Wird bei Steildächern die Dämmung in den Schrägen vorgesehen, der Dachraum aber nicht beheizt, so gilt der Dachraum als nicht beheizter Raum mit wesentlich niedrigeren Raumtemperaturen. Eine Dämmung der obersten Decke ist erforderlich. Generell gelten in Dächern alle waagerechten und geneigten Flächen als zum Dach gehörend. Werden in einem ausgebauten Dachraum die Abseitenwände gedämmt, so müssen die verbleibenden Deckenrandstreifen in der Deckenfläche berücksichtigt werden. Zu empfehlen ist, die Dämmung der Dachfläche bis zum Fußpunkt/Anschluss des Daches an die Außenwand zu führen [263]. Nach dem für die EnEV maßgebenden Modell der DIN EN ISO 13 789 ist für die Annahme der Fensterfläche für die Nachweise nach EnEV zur wärmeübertragenden Umfassungsfläche A das lichte Rohbaumaß zu verwenden, d.h. Außenabmessungen. Diese Feststellung gilt auch, wenn zwischen Wandanschlag und Blendrahmen in der Regel eine Einbaufuge entsteht, die im Nachhinein abgedichtet, überdämmt und überputzt wird. DIN EN ISO

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

10077-1, die im Zuge der Anwendung von DIN EN 832 und DIN V 4108-6 gemäß EnEV Anhang 1 Nr. 2.1.1 für die Berechnung von Fenster und Fenstertüren zu verwenden ist, verlangt als Fensterfläche das Maß bis zum Anschlag des Blendrahmens. Als lichtes Rohbaumaß gilt deshalb das Wandöffnungsmaß, bei dem das Fenster angeschlagen wird. Dabei sind Putz oder ggf. vorhandene Verkleidungen (z.B. Gipskartonplatten beim Holzbau) nicht zu berücksichtigen. Von der so ermittelten Fenstergröße kann auch (unter Berücksichtigung der Einbaufuge) auf das zu bestehende Fenster geschlossen werden. Bei Dachflächenfenstern kann analog das Außenmaß des Blendrahmens als lichtes Rohbaumaß angenommen werden. Dies gilt unabhängig vom Glasanteil und der Rahmenausbildung [404]. Nr. 1.3.1 gibt das Ein-Zonen-Modell an. Beim Nachweis der baurechtlichen Anforderungen ist davon auszugehen, dass eine Unterteilung in verschiedene Wärmezonen nicht erforderlich ist. Es darf daher kein Modell mit mehreren Temperaturzonen verwendet werden. Der Begriff EinZonen-Modell ist in DIN EN 832 nicht enthalten, aber im Abschnitt 4.3.2 sinngemäß definiert: „Wenn der beheizte Raum insgesamt auf dieselbe Temperatur gebracht wird und wenn innere sowie solare Wärmegewinne relativ klein oder über das gesamte Gebäude gleichmäßig verteilt sind, wird das Berechnungsverfahren für eine einzelne Zone angewendet.“ Unterschied der Solltemperaturen der Wärmezonen ≤ 4 K, Türen zwischen den Wärmezonen wahrscheinlich offen usw. Die Berechnung der Gebäudenutzflächen nach der Formel in der EnEV unterscheidet sich von den Angaben in DIN 277 über die Berechnung von Grundflächen von Bauwerken im Hochbau [258; 259]. Nach der Norm ist die Nutzfläche derjenige Teil der Netto-Grundfläche, der der Nutzung des Bauwerkes aufgrund seiner Zweckbestimmung dient. Dabei ist die NettoGrundfläche die Summe der nutzbaren, zwischen den aufgehenden Bauteilen befindlichen Grundflächen aller Grundrissebenen eines Bauwerkes. Hierzu zählen auch die Grundflächen von freiliegenden Installationen und von fest eingebauten Gegenständen, z.B. von Öfen, Heizkörpern oder Tischplatten. Bei der Berechnung der Nutzflächen sind die Grundflächen von Räumen oder Raumteilen unter Schrägen mit lichten Raumhöhen über und unter 1,5 m stets getrennt zu ermitteln [260]. Eine Bezugnahme auf die im Wohnungsbau übliche Berechnung der Wohnfläche nach DIN 277 wäre für die Zwecke dieser EnEV vor allem in den Fällen gemischt genutzter Gebäude – nicht sachgerecht; denn nach der Baubenutungsverordnung (BauNV) ist die Gebäudenutzfläche definiert als die Summe aller beheizbaren Brutto-Grundflächen eines Gebäudes. Diese Bezugsfläche wird aus der Brutto-Grundfläche des Gebäudes nach DIN 277-1 abzüglich größerer unbeheizbarer Brutto-Grundflächen ermittelt.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

219

Dabei bleiben Balkone, Loggien, Terrassen und andere Anlagen, für die kein oder nur geringfügiger Energieverbrauch anfällt, unberücksichtigt. DIN 277-1 gliedert auch die Flächen auf (Bild 3.12) in HauptNutzflächen, Neben-Nutzflächen, Funktionsflächen, Verkehrsflächen, Konstruktionsflächen sowie Nutzflächen, Netto-, Bruttogrundflächen. Diese Flächen werden nach den Außenmaßen des Geschosses ermittelt. Diese Unterteilung ermöglicht genauere Vergleiche von Gebäudegruppen (z.B. Wohnungsbauten, Verwaltungsbauten, Schulbauten usw.) untereinander. Teil 2 der Norm enthält hierzu sehr detaillierte Angaben.

Bild 3.12. Aufgliederung der Flächen nach DIN 277-1 [260].

Der Formel in Nummer 1.3.4 liegt folgende Überlegung zugrunde: Das gesamte Gebäudevolumen über die Gebäudeaußenmaße, also das Bauwerksvolumen, beträgt V in m³. Der Nachweis beschränkt die Raumhöhen bis H ≤ 2,6 m. der Anteil der Konstruktionsflächen v für die Massen der Decken, Wände usw. des Gebäudes beträgt ca. 80%, vgl. hierzu Nummer 2.4 und Bild 3.13. Dann errechnet sich hieraus das beheizte Gebäudevolumen Ve in m³ zu: 0,8 · Ve m³ = 2,6 m · AN m² AN = 0,32 · Ve in m² Nach Bild 3.13 beträgt der Korrekturfaktor v ≈ 0,8 für Bauwerksvolumen V zwischen 300 m³ und 30000 m² v = 0,7 bis 0,9, d.h. der gewählte Faktor

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

von 0,8 entspricht diesem Mittelwert. Die Korrekturfaktoren v in Bild 3.13 sind durch Gebäudebeispiele unterschiedlichster Gebäudetypen und Baukonstruktionen ermittelt worden [87]. Eine weitere Unterteilung des Korrekturbereiches erscheint nicht möglich. Vgl. auch die Hinweise hierzu in Nummer 2.4.

Bild 3.13. Gebäudekorrekturfaktor v.

Die rechnerisch ermittelte Nutzfläche AN eines Wohngebäudes ist nach Vergleichsberechnungen deutlich größer als die Wohnfläche nach § 44 Abs. 1 der Verordnung über wohnungswirtschaftliche Berechnungen vom 12. Oktober 1990, da hierbei auch Balkonflächen und Flächen von unbeheizten Glasvorbauten, Terrassen enthalten sein können. Auch die Berechnung nach DIN 277 der Hauptnutzfläche stimmt mit AN nicht überein! Als Bezugsfläche für die Energieberechnung können die Nutzfläche, die Wohnfläche, die Nettogrundfläche oder die Bruttogrundfläche Verwendung finden. Die Definition der jeweiligen Flächen ist in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 3807 in Bild 3.12 wiedergegeben. Die genannte Richtlinie soll vor allem eine einheitliche Grundlage für die Erarbeitung tatsächlicher (gemessener) Kennwerte schaffen und sieht generell die Bruttogrundfläche als Bezugsgröße vor. Die Nettogrundfläche ist bei Wohngebäuden i.a. um rd. 10% kleiner als die Bruttogrundfläche, hat aber den Vorteil, dass − die Dicke der Außen- und Innenwände den Jahres-Heizwärmebedarf nicht beeinflusst, − bei Betrachtung einer unterschiedlichen dicken Außendämmung der Außenwände die Energie-Bezugsfläche konstant bleibt – der Nutzraum bleibt auch gleich –, bei unterschiedlichen Innendämmungen verändern sich hingegen beide Werte, − bei Gebäudeaufnahmen im Bestand bei aneinandergrenzenden Gebäuden die Trennwanddicken häufig nur schwierig erfassbar sind und

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

221

− sie die Größe beinhaltet, die für den Nutzer von Interesse ist. Die Konstruktionsflächen sind für ihn verlorene Flächen, von denen er keinen Nutzen hat. Aus diesen Gründen ist eigentlich die Netto-Grundfläche als Bezugsgröße festzuhalten [193]. Der Ansatz über die in der EnEV gewählte grundsätzliche Anforderung an die Gebäudenutzfläche entspricht den Forderungen nach der Richtlinie VDI 3807 Blatt 1 Kap. 2.4; sie muss eindeutig definiert sein, sie soll verhältnismäßig leicht zu erheben sein, sie soll aus anderen, gebräuchlichen Flächenangaben überschläglich abgeleitet werden können, sie muss für unterschiedlich genutzte Gebäude verwendbar sein und sie soll maßgeblich für den Energieverbrauch eines Gebäudes in seiner Gesamtheit sein. Diese Richtlinie enthält für die Aufgliederung der Flächen nach Bild 3.12 eine Gliederung und in einer zugehörigen Tabelle 3.02 Umrechnungsfaktoren zur Berechnung der Nutzfläche [260]. Leider wurde in der EnEV die für Energiekennwerte inhaltlich relevante VDI-Richtlinie nicht zur Kenntnis genommen. Stattdessen hat sich durch Einführung einer weiteren Bezugsgröße die Unsicherheit noch vergrößert. Tabelle 3.02. Umrechnungsfaktoren zur Berechnung der Bruttogrundfläche nach der Richtlinie VDI 3807 Blatt 1. Flächenbezeichnungen WF HNF NNF FF VF

Wohnfläche; Haupt-Nutzfläche Neben-Nutzfläche Funktionsfläche Verkehrsfläche

Gebäudeart Allgemein bildende Schulen Grundschulen Gymnasien Berufliche Schulen Verwaltungsgebäude Altenwohnheime Kindertagesstätten Bibliotheksgebäude Sporthallen Ein-/Zweifamilienhäuser Geschosswohnhaus Warenhäuser

*) VKF KF NF NGF BGF

Verkaufsfläche Konstruktionsfläche Nutzfläche Nettogrundfläche Bruttogrundfläche

HNF %

NF %

NGF %

59

66 54 62 61 60 62 54 68

89

48 43

WF %

87 87

71 59 66*)

BGF % 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

In der Regel kommen in fest jedem Gebäude verschiedene Nutzungen gleichzeitig vor; daher nimmt DIN 277 keine Gliederung der Nutzfläche nach bestimmten Gebäudearten vor, sondern sie unterteilt die Nutzfläche nach Nutzungsarten und ergänzt die Nutzflächen um die Funktionsfläche und die Verkehrsfläche. Diese Ergänzung der Nutzfläche um die Funktions- und Verkehrsfläche hat sich deswegen als sinnvoll erwiesen, da bei der Gliederung der Netto-Grundrissfläche von Hochbauten zweckmäßig von der Aufgabenteilung der Flächen auszugehen ist, um so leichter Flächenvergleiche und Kostenvergleiche durchführen zu können. Da der Endverbraucher meist in Flächen denkt, − − − −

die primäre Zielgröße bei der Planung von Gebäuden sind Nutzflächen die Baukosten werden meist pro m² genannt die Miete wird flächenbezogen angegeben die Heizkosten werden auf die Fläche bezogen

besitzt eine flächenbezogene Kenngröße einen höheren Informationsgehalt. Gebäude mit großen Raumhöhen schneiden dabei automatisch ungünstiger ab als Gebäude mit kleinen Raumhöhen. Selbstverständlich wird deshalb niemand zu kleineren Raumhöhen übergehen, jedoch wird deren energetischer Nachteil dokumentiert. Falls aufgrund geringerer Raumhöhen in Einzelfällen Raumlufttechnische Anlagen notwendig würden, muss dies gegebenenfalls in die Betrachtung mit einfließen und kann zu einer Verschiebung der Wertigkeit führen. Die bei hohen Raumhöhen mögliche Anordnung von Zwischendecken, Emporen und dergleichen bewirken eine Vergrößerung der Bezugsfläche und damit eine Verkleinerung der Energiekennzahl. Dies ist sinnvoll, weil das Gebäude intensiver nutzbar ist. Dass z.B. zu einer Sport- oder Schwimmhalle andere Raumhöhen als im Wohnungsbau gehören, weiß jeder und wird deshalb auch eine höhere Energiekennzahl akzeptieren. Die Abweichungen für AN können, dies unterstreichen die Analysen an Demonstrationsbauten, auch bei reiner Büronutzung 20 bis 40% betragen, bei 28 Niedrigenergiehäusern aus dem Förderprogramm des Landes Hessen Abweichungen zwischen 6 und 60%, im Mittel 27%. Dies unterstreicht die Forderung nach einem einheitlichen Flächenbezugssystem in neuen Regelwerken zu Energiebedarfsgrenzwerten. Damit liegen die Energiekennwerte nominal deutlich niedriger, zum anderen ist eine Vergleichbarkeit mit den üblichen Kennwerten für den Gebäudebestand (z.B. Heizkostenabrechnung) unschwer möglich. Rein rechnerisch wird z.T. der Nied-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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rigenergiehausstandard erreicht, der bauliche Standard entspricht dem jedoch nicht. Für die Praxis ist der flächenbezogene Jahresheizenergiebedarf nach der EnEV also ein ungeeigneter Maßstab. Die Definition der Mietfläche ist ähnlich wie der Begriff der Wohnfläche nach der II. Berechnungsverordnung ein relativ abstrakter Begriff, vor allen Dingen im gewerblichen Bereich. In ihm sind verschiedene Angaben für den Begriff „Mietflächen“ festzustellen. Dieses geht so weit, dass teilweise bei Projekten die Bruttogeschossfläche der Mietfläche gleichgesetzt wird (Bruttogeschossfläche = Außenkante Mauerwerk bis Außenkante Mauerwerk). Zwischen der Bruttogeschossfläche und der reinen Nutzfläche besteht sicherlich eine Differenz von 15 bis 25%. Auch ist darauf hinzuweisen, dass bei vielen Projekten die Kellerflächen mit beinhaltet sind, um somit den Quadratmeterpreis optisch zu schönen. Bei gewerblichen Gebäuden wird in den meisten Fällen DIN 277 angewandt. Sie stellt nur ein Hilfsmittel dar, weil sie eigentlich zur Berechnung der Kosten im Hochbau aufgestellt worden war. Deshalb ist auch die Anwendung dieser Norm in der EnEV mit erheblichen Gefahren verbunden. In der Norm sind nämlich Nettogrundrissfläche, Konstruktionsfläche, Nutzfläche, Funktionsfläche und Verkehrsfläche beinhaltet. Es ist deshalb zwingend notwendig, bei der Angabe der Verwendung der DIN 277 eine Erläuterung mit aufzuführen, wie sie ausgelegt wurde. Berücksichtigt man diese unterschiedlichen Flächenangaben nach der Norm, so können ohne weiteres Unterschiede in den Quadratmeterangaben von 30 bis 40% erfolgen [268]. Wird der Energiebedarf nach EnEV Anhang 1 Tabelle 1 auf eine zu große angesetzte beheizte Wohnfläche bezogen, nämlich der Nutzungsfläche, so werden die Ergebnisse des in der EnEV vorgeschriebenen Berechnungsverfahrens den tatsächlichen auftretenden Energiebedarf beschönigen. Die EnEV liegt dann mit ihren Anforderungen lediglich in der Mitte der alten WSVO’95 und dem in Wissenschaft und Praxis vertretenen Niedrigenergiehaus-Standard: Etikettenschwindel [220], wenn die EnEV dann als Niedrigenergiehaus-Standard bezeichnet wird! Das Verhältnis A/Ve wird vielfach als Kompaktheizgrad bezeichnet.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Zu Nummer 2.1 „Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs“ In Nummer 2.1.1 wird grundsätzlich bestimmt, dass soweit nicht bei Wohngebäuden ausdrücklich auf das vereinfachte Verfahren nach Nummer 3 verwiesen wird – im Interesse der gebotenen Gleichbehandlung und Nachvollziehbarkeit als Rechenverfahren für den Nachweis der Einhaltung der vorgegebenen Höchstwerte die europäische Norm DIN EN 832 in Verbindung mit der nationalen Umsetzungsnorm DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10 anzuwenden ist. Auf diese technischen Regeln wird statisch verwiesen. Für die Berechnung bei Wohngebäuden mit Fensterflächenanteilen bis zu 30% enthält Nummer 3 eine Spezialregelung (vereinfachte Heizperiodenbilanzierung). Weder DIN EN 832 noch DIN V 4701-10 und DIN V 4108-6 bieten Berechnungsverfahren zur Ermittlung des „Wärmebedarfs (Heizlast)“ für die Auslegung von Heizsystemen, wie aus der zurückgezogenen DIN 4701 Teile 1 bis 3 bekannt. Nach den genannten technischen Regeln wird der JahresPrimärenergiebedarf im Wesentlichen in zwei Schritten ermittelt. Zunächst wird der Jahres-Heizwärmebedarf durch Bilanzierung der beteiligten „Gewinn-“ und „Verlust“-Größen nach der DIN EN 832 in Verbindung mit der DIN V 4108-6 festgestellt. Das Berechnungsverfahren beruht auf der Summe der monatlichen Energiebilanzen im stationären Zustand unter Berücksichtigung der Wärmeverluste und der nutzbaren internen und solaren Wärmegewinne des Gebäudes. Die beteiligten Kreise an der Erstellung der EnEV waren sich wegen der Komplexität der Ermittlung von Aufwandszahlen durchweg darüber klar, dass im vorgegebenen Zeitrahmen nur diese für durchgehenden Heizbetrieb untersucht werden konnte. Daher

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

225

liegen nun keine Aufwandszahlen für Nachttemperaturabsenkung oder Abschaltbetrieb vor. Das Monatsbilanzverfahren erfasst die Randbedingungen mit großer Genauigkeit und bilanziert somit exakter, als es bisher nach der Wärmeschutzverordnung vorgesehen ist. Insbesondere werden die Verhältnisse bei hohem Fensterflächenanteil und großem GewinnVerlust-Verhältnis (was besonders bei vielen Nicht-Wohngebäuden vorzufinden ist) besser erfasst; technische Sonderlösungen zur Energieeinsparung (transparenter Wärmeschutz, Pufferzonen, Doppelfassaden) können erst mit dieser Berechnungsgrundlage richtig berücksichtigt werden. Vor diesem Hintergrund ist der gegenüber der Wärmeschutzverordnung erhöhte Rechenaufwand, der bei zeitgemäßer EDV-Unterstützung kaum ins Gewicht fällt, in diesen Fällen vertretbar. Die Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarf über das Monatsbilanzverfahren unter Einbeziehung einer Nachtabschaltung des Heizsystems führt zu einer wirklichkeitsnahen Beschreibung des Einflusses der Wärmespeicherfähigkeit auf den Heizwärmebedarf. Wird hingegen entsprechend dem Heizperiodenbilanzverfahren diese Nachtabschaltung nicht berücksichtigt, ergeben sich bei Gebäuden mit geringer Wärmespeicherfähigkeit gegenüber Gebäuden mit hoher Wärmespeicherfähigkeit zu große Heizwärmebedarfswerte. Die geeignete Form der Berücksichtigung einer Nachttemperaturabsenkung ist nicht richtig fixiert! In einem zweiten Schritt ist der Jahres-Primärenergiebedarf unter Berücksichtigung der Anlagenverluste einschließlich Hilfsenergie und der eingesetzten Brennstoffe bzw. regenerativer Energien nach DIN V 4701-10 zu berechnen. Ein Zwischenergebnis der Rechnung nach DIN V 4701-10 ist auch der für die Transparenz und die Nachvollziehbarkeit beim Endverbraucher wichtige Endenergiebedarf, der nach § 13 im Energiebedarfsausweis anzugeben ist. Durch den Verweis auf die technischen Normen kann der Verordnungstext von technischen Detailbestimmungen freigehalten werden. Zur Anwendung des ausführlicheren Rechenverfahrens (Monatsbilanzierung) werden verschiedene Randbedingungen benötigt, die die europäische Norm DIN EN 832 nicht zur Verfügung stellt, die dazu jedoch ausdrücklich auf entsprechende nationale Festlegungen verweist. Diese Randbedingungen sind in der deutschen Umsetzungsnorm DIN V 4108-6 Anhang D geregelt. Auf detaillierte Angaben zu einzelnen technischen Sachverhalten in der Verordnung selbst kann deshalb verzichtet werden. Auf folgende für die Verordnung wesentlichen Randbedingungen in der Norm sei hingewiesen: − Die Klimadaten sind vom Deutschen Wetterdienst ermittelt. Um bundesweit ein einheitliches Anforderungsniveau sicherzustellen, sind für den Nachweis durchschnittliche Daten eines mittleren Standortes angegeben.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

− Die für normal beheizte Gebäude zugrunde gelegte mittlere Gebäudeinnentemperatur von 19°C basiert auf anerkannten Regeln der Technik. Dabei ist zu berücksichtigen, dass verschiedene Räume über längere Zeit nicht beheizt werden oder bei längerer Abwesenheit deutlich verminderte Raumtemperaturen auftreten. − Ein Luftwechsel von n = 0,7 h-1 bei freier (also vom Nutzer vorgenommen) Fensterlüftung beschreibt den durchschnittlichen Lüftungswärmebedarf in Deutschland. Dem Wert liegen umfangreiche Messungen und rechnerische Ermittlungen wissenschaftlicher Institute zugrunde. Wegen der besonderen Bedeutung der Gebäudedichtheit für die Energieeinsparung ist es gerechtfertigt, für nachgewiesen ausreichend dichte Gebäude (mit einem Dichtheitsnachweis gemäß EnEV Anhang 4 Nr. 2 eine geringere Luftwechselrate (n = 0,6 h-1) der Berechnung zugrunde zu legen. Die Abminderung trägt der Tatsache Rechnung, dass bei dichten Gebäuden die zusätzlichen Lüftungswärmeverluste (Reduzierung von ca. 14%) über Leckagen verringert sind. Bei der Aufstellung des Wärmeschutznachweises nach der EnEV mit dem abgeminderten Luftwechsel muss sichergestellt sein, dass diese Ergebnisse am realen Gebäude auch erreicht werden. − Die mittleren internen Wärmegewinne liegen für Wohngebäude in der Größenordnung der europäischen Empfehlung für solche Gebäude (5 W/m²) in der Norm DIN EN 832. Für Büro- und Verwaltungsgebäude können wegen der verstärkten Wärmeabgabe der Bürotechnik um 20% – also auf 6 W/m² – erhöhte Werte zum Ansatz gebracht werden. Besonders im Interesse der Gleichbehandlung unterschiedlicher Systeme zur Wärmebereitstellung wird im Grundsatz auf den Primärenergiebedarf nach DIN V 4701-10 abgestellt. Die Norm verwendet hierfür sog. Primärenergiefaktoren, die Einflüsse der Vorketten außerhalb des Gebäudes abbilden sollen. Diese Faktoren wurden in einem weitgehenden Konsens der beteiligten Kreise auf der Basis energiewirtschaftlicher Rahmendaten festgelegt. Wie erfolgt der Nachweis des Jahres-Primärenergiebedarfs bei bestimmten Sonderformen der Wärmeversorgung in Verbindung mit der EnEV § 3 Abs. 2, z.B. Bereitstellung von Heizwärme auf der Basis von industrieller Abwärme, Deponie- oder Gichtgas und aus Müllverbrennungsanlagen? Für Nah- und Fernwärmenetze gibt DIN V 4701-10 lediglich Eckwerte für die Fälle an, in denen die Wärme − zu 100% aus Kraft-Wärme-Kopplung mit fossilem Brennstoff − zu 100% aus erneuerbarem Brennstoff ohne Kraft-Wärme-Kopplung oder − zu 100% aus fossilem Brennstoff ohne Kraft-Wärme-Kopplung

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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gewonnen wird. Andere Fälle, besonders viele Mischfälle aus der Praxis, sind mit einem in DIN V 4701-10 angegebenen Rechenverfahren zu bestimmen. Wird Wärme aus industrieller Abwärme, aus Müllverbrennung, aus Deponie- oder Gichtgas in Nah- oder Fernwärmenetze eingespeist, so fehlt ein Maßstab für die Bewertung. Die in DIN V 4701-10 erfassten erneuerbaren Brennstoffe zeichnen sich durch die Eigenart aus, dass für die aus ihnen gewonnene Wärme keine energetischen Ressourcen aufgebracht werden. Von vergleichbaren Verhältnissen ist auszugehen, wenn Deponiegas, Gichtgas (Abfallprodukt der Stahlerzeugung) oder Müll verbrannt wird, und die Wärme über Wärmenetze zur Gebäudebeheizung verwendet wird. Die genannten Abfallstoffe dürfen daher den erneuerbaren Brennstoffen gleichgesetzt werden, wobei in Müllheizwerken der im Prozess mitverwendete Anteil nicht erneuerbarer Energieträger berücksichtigt werden muss. Werden die genannten Gase in dezentralen Anlagen (im Gebäude selbst) verbrannt, so ist analog zu verfahren. Bei der Nutzung industrieller Abwärme zu Heizzwecken dagegen handelt es sich um einen Koppelprozess, vergleichbar dem der Kraft-WärmeKopplung. Es ist also vertretbar, dem ursächlichen Zweck der Produktion von Gütern einen erheblichen Teil der für den Gesamtprozess aufgewendeten Energie zuzuordnen, wie dies bei der Kraft-Wärme-Kopplung für die Stromproduktion geschieht. Da aber die produzierten Güter meist nicht rein energetisch beschreibbar sind wie der Strom, erschließen sich die in Rede stehenden industriellen Prozesse nicht ohne weiteres dem Rechenmodell für die Kraft-WärmeKopplung. Aufwendige energiewirtschaftliche Gutachten zur primärenergetischen Bewertung der jeweiligen Prozesse sind jedoch unangemessen; der Berechnungsaufwand ist im Sinne von EnEV § 17 in der Regel nicht vertretbar und würde für die an sich wünschenswerte Nutzung im Einzelfall ein Hemmnis bedeuten. Vor diesem Hintergrund darf bei Wärmenetzen, die deutlich überwiegend durch Abwärme aus industriellen Produktionsprozessen gespeist werden, derjenige Primärenergiefaktor nach DIN V 4701-10, Tabelle C. 4.1 verwendet werden, der dort für Nah- und Fernwärme angegeben ist, die zu 100% aus Kraft-Wärme-Kopplung mit fossilen Energieträgern stammt. Der Verordnungsgeber hat die Auswirkungen dieser Primärenergiefaktoren auf die Bauausführung und auf den Wettbewerb geprüft, besonders hinsichtlich der wirtschaftlichen Vertretbarkeit. Im Ergebnis soll für die Wärmebereitstellung mit Hilfe elektrischer Speicherheizungen für eine Übergangszeit ein von den Festlegungen der Norm abweichender Primär-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

energiefaktor festgesetzt werden (Nummer 2.1.2). Die Änderungen greifen Ergebnisse aus den Konsensgesprächen der Verbände der Strom- und Gaswirtschaft auf und stellen sicher, dass elektrische Warmwasserversorgungs- und Heizsysteme im Wettbewerb mit Öl- und Gassystemen nicht wettbewerbsverzerrend benachteiligt werden. Hier betreibt die EnEV marktwirtschaftliche Eingriffe! Eine Zusammenstellung der Ausnahmeregelungen enthält folgende Übersicht: − Elektrospeicherheizungen: • dürfen mit einem Primärenergie-Umwandlungsfaktor von 2,0 gerechnet werden (statt 3,0) • dies gilt auch für die dezentrale elektrische Trinkwassererwärmung • Befristung auf 8 Jahre − dezentrale elektrische Trinkwassererwärmung: • darf zwischen 10 und 22 kWh/m²a mehr Primärenergie verheizen im Vergleich zu zentralen Systemen • keine zeitliche Befristung! − monolithische Bauten (Ziegel): • dürfen 3% mehr Primärenergie verbrauchen im Vergleich zu allen anderen Bauten (in Verbindung mit NT-Kessel) • Befristung auf 8 Jahre Damit wird folgenden Erwägungen Rechnung getragen: − Grundsätzlich steht dem Bauherren die Wahl des Heizsystems frei. Der bei der Anlagenaufwandszahl anzuwendende Primärenergiefaktor für Strom führt für elektrische Speicherheizsysteme allerdings dazu, dass die entsprechenden Höchstwerte nach dieser Verordnung entweder überschritten oder nur unter im Einzelfall unwirtschaftlich hohen Investitionsaufwand beim baulichen Wärmeschutz eingehalten werden könnten. Die befristete Sonderregelung in Nr. 2.1.2 soll vor diesem Hintergrund jedenfalls den wirtschaftlichen Einsatz neuartiger, kombinierter Systeme mit kontrollierter Wohnungslüftung und Wärmerückgewinnungsanlagen ermöglichen, wenn auch nur in Verbindung mit einem anspruchsvollen Wärmeschutzstandard. − Unabhängig von dieser Verordnung hat der Gesetzgeber mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz Regelungen geschaffen, die das Ziel haben, durch verstärkte Einbeziehung erneuerbarer Energien mittelfristig den Primärenergieeinsatz bei der Stromerzeugung zu verbessern. Die vergleichsweise lange Lebensdauer der Gebäude rechtfertigt es, die angestrebte Entwicklung zu flankieren.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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DIN V 4701-10 gibt als primärenergetischen Bewertungsfaktor 3 für Strom an. Damit würde der Primärenergiebedarf bei Stromheizung so groß, dass ein unzumutbar großer Aufwand in die Wärmedämmung des Gebäudes gesteckt werden müsste, um die Forderungen der EnEV erfüllen zu können. Deshalb wurde der Bewertungsfaktor bis zum 31.01.2010 auf 2 reduziert. Dies gilt nur für Speicherheizungen in Verbindung mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Soweit bei diesen Gebäuden eine dezentrale elektrische Warmwasserbereitung vorgesehen wird, darf die Regelung auch auf den von diesem System bezogenen Strom angewendet werden. Die Sonderreglung soll für eine Übergangszeit von acht Jahren gelten, um den betroffenen Unternehmen genügend Zeit zu geben, sich langfristig auf die nach Ablauf dieser Frist eintretende Verschärfung der energiesparrechtlichen Anforderungen einzurichten. Sie erstreckt sich auf den gesamten für Heizung und Lüftung bezogenen Strom und nach Satz 2 auch auf den Strom, der bei den Gebäuden nach Satz 1 für die dezentrale elektrische Warmwasserbereitung bezogen wird, sonst käme nach der „Stromwärmeverbotsverordnung“ die Wärmepumpe unrentabel und für Durchlauferhitzer käme das Aus. Die Ausnahmeregelung soll allerdings nicht für die Angabe des Jahres-Primärenergiebedarfs im Energiebedarfsausweis gelten (Nr. 2.1.2 Satz 3), um dem Endverbraucher einen von den vorstehenden Erwägungen unbeeinflussten Vergleich mit anderen Gebäudeausführungen zu erlauben. Aus Gründen der Rechtsklarheit enthält Satz 4 eine Begriffsbestimmung des elektrischen Speicherheizsystems. Bei Wärmepumpen ist in der Unternehmererklärung die Anlagenaufwandszahl nach EnEV Anhang 1 Nr. 2 oder 3 anzugeben. Dass der Primärenergiefaktor (Plafondierung) für elektrischen Strom in Gebäuden mit Elektrospeicherheizungen von 2,3 auf 2,0 herabgesetzt wurde, ist „politisch gewollt“, eine Art „casus belli“. Das gilt auch für die Sonderregelung auf acht Jahre befristet. Die Elektrodirektheizung des öffentlichen Verbundnetzes wird mit einem Primärenergiefaktor von 3,0 bewertet, d.h. für Wärme aus Strom wird für die bereitgestellte Endenergie dreimal soviel Primärenergie verbraucht! Diese Systeme sind praktisch nur noch in Gebäuden mit extrem aufwendigem Wärmeschutz zu realisieren. Die intensive Argumentationsarbeit der Stromwirtschaft während der Beratungszeit des Entwurfes des EnEG hat sich gelohnt. Denn mit Strom betriebene Systeme sind ökonomisch absolut wettbewerbsfähig. Und dies sowohl im Neubaubereich als auch bei der Modernisierung des Altanlagenbestandes. Hier wird das Ziel der CO2-Einsparung deutlich verfehlt und der Primärenergieverbrauch gegenüber dem Niveau der Wärmeschutzver-

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ordnung 1995 sogar erhöht, wird z.B. die Plafondierung auf 70% des zulässigen Heizwärmebedarfs bezogen, so zeigt sich, dass die elektrischen Direkt- und Speichersysteme (inklusive Warmwasserbereitung) von ca. 20% über dem Ziel der WSVO’95 liegen, d.h. dass trotz aufwendiger Wärmedämmung, den zulässigen Heizwärmebedarf wenigstens um 30% abzusenken, das CO2-Minderungsziel weit verfehlt wird. Mit derartigen politischen Bewertungsfaktoren können gewünschte Entwicklungen innovativer Technologien beeinflusst werden. Besonders durch die Kopplung dieser Bewertungsfaktoren an eine Übergangsfrist kann allen politischen und wirtschaftlichen Belangen Rechnung getragen werden. Primäres Ziel der EnEV muss es jedoch sein, eine möglichst naturgetreue, d.h. physikalisch richtige Bewertung aller Systeme vorzunehmen. Die über den Bundesrat zusätzlich angebrachten Zugeständnisse an den Energieträger Strom sind mit Gedanken des Umweltschutzes nicht in Einklang zu bringen! Es bleibt die Konsequenz: Wer mit Strom seinen Neubau beheizen und sein Warmwasser bereiten will, muss den Wärmeschutz erhöhen. Strom ist keineswegs vom Wärmemarkt zu verdrängen. Auf der Basis von Wärmepumpen kann er sogar Anteile gewinnen. Hier handelt es sich um einen intelligenten Einsatz des elektrischen Energieträgers zur Bereitstellung von Nutzwärme. Im Übrigen sollte man es der Wirtschaft überlassen, energetisch und wirtschaftlich sinnvolle Lösungen innerhalb der Gebäudetechnik weiterzuentwickeln. Auch bei der Warmwasserversorgung ist es angezeigt, dass bei den Berechnungen aller Systeme die eingesetzte Primärenergie maßgebend ist. Nur so kann ein Vergleich zwischen den eingesetzten Energieträgern auf Grundlage der DIN V 4701-10 erreicht werden. Zu Nummer 2.1.3 Mit dieser Übergangsregelung soll bei Ein- und Zweifamilienwohnhäusern sichergestellt werden, dass bei Einsatz aller auf dem Markt angebotenen Niedertemperatur-Kesseltypen (Systemtemperatur größer 55°C/45°C) monolithische Außenwandkonstruktionen, die bis zum 31.1.2007 errichtet werden, noch mit vertretbarem Aufwand möglich sind. Die Übergangsfrist orientiert sich an der Erwartung, dass bis zum Ablauf dieser Frist noch effizientere Heiztechnik flächendeckend zur Verfügung steht und weitere material- und produktionsspezifische Verbesserungen bei Außenwandbaustoffen erreicht werden. Der zulässige Primärenergiebedarf kann 3% überschreiten. Der zulässige Transmissionswärmeverlust H’T ist von dieser Regelung ausgenommen. Der Bezug auf den Jahresenergiebedarf bietet die Chance, auch passive Solarenergiegewinne zu erfassen und zu berücksichtigen und bietet die Möglichkeit, bei Gebäuden des Bestandes die erheb-

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lich erweitert werden, praktikable Anforderungen. Bei diesen Gebäuden einen Primärenergiebedarf abzuverlangen, bei dem auch die Anlagentechnik des bestehenden Gebäudes in die Bilanzierung mit eingeht, ist durch DIN V 4701-10 nicht gedeckt. Untersuchungen zeigten, dass bei gegebener Wärmedämmung und gegebenem Heizsystem die theoretische Bandbreite durch das Nutzungsverhalten für den Heizenergieverbrauch mehr als 1 zu 2 beträgt. Je höher die Auslegungstemperatur des Heizsystems, desto unempfindlicher ist der Energieverbrauch gegen Fehlverhalten des Nutzers. Dies steht im deutlichen Widerspruch zu energiesparenden Niedertemperaturheizung [242]. Bei monolithischen Außenwandkonstruktionen ist eine Verbesserung der wärmetechnischen Qualität möglich. Im Gegensatz zu anderen Wandkonstruktionen wie z.B. der einschaligen Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem, bei der die einzelnen Bauteilschichten unterschiedliche Funktionen übernehmen, konzentrieren sich bei einer monolithischen Außenwand alle Aufgaben auf die Mauerschale, die neben statischen Belangen auch die Bereiche Wärme, Feuchte, Schall, Brand abdecken. P.S. zu Nummer 2.1: Die Berechnungen scheinen auf den ersten Blick kompliziert und verwirrt zu sein, gerade bei anspruchsvolleren Bauwerken. Die Alternative wäre, die technischen Möglichkeiten nicht zu nutzen und die Chance zu verschenken, im frühen Planungsstadium eine Energieversorgung im Gesamtzusammenhang mit dem Bauwerk und den Nutzern zu optimieren und damit letztlich auch technische Innovationen zu behindern. Es gibt, wie überall, auch für diese Optimierungsarbeit Spezialisten, die mit der zur Verfügung stehenden Software auch dementsprechend gut umgehen können. Es sind dies z.B. Energieberater. Aktuelle Einwände zeigen, woher der Wind weht: „Die Nachweisführung liegt traditionsgemäß bei den Statikern“, heißt es da. Das Traditionsbewusstsein der Statiker – des Tragwerksingenieurs – in Ehren, es geht in Zukunft aber um einen Energieeinsparnachweis. Die U-Wert-Betrachtungen machen da nur noch einen geringen und einfachen Teil aus. Wissen, Erfahrung und Gespür um energetische Zusammenhänge in Gebäuden fast aller Art sind die erforderlichen Voraussetzungen für eine zukunftsgemäße Nachweisführung. Die vorstehenden Überlegungen erlauben die Frage: Steht die Elektrowärme nicht doch nach wie vor kurz vor ihrem Ende? [390]. Dadurch dass der Primärenergiefaktor für acht Jahre auf einen Wert von 2,0 festgesetzt wurde, können Systeme aus Elektro-Wärmespeichern, Wärmerückgewinnung und elektrischer Warmwasserversorgung die Anforderungen der EnEV nur durch eine stärkere Wärmedämmung im Vergleich zu anderen Systemen erfüllen. Im Jahr 2010 muss eine neue Festle-

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gung erfolgen. Optimisten sagen für diesen Zeitpunkt eine Verbesserung des Primärenergiefaktors voraus. Sie stützen ihre These auf die bis dahin erzielbaren energetischen Verbesserungen bei der Stromerzeugung. Es ist verfrüht, auf eine solche Entwicklung zu spekulieren. Doch es gibt eine Reihe weiterer Entwicklungen und Zukunftstrends, denen zufolge Heizsysteme auf Strombasis in einigen Jahren tendenziell eine bessere Marktposition haben können als heute [390]: − Verknappung der Energieträger Öl und Gas − zunehmende Sensibilisierung für Gesamtbilanzen: Klimaschädliche Stoffe Methan, Kohlendioxid, Öltransport, Rohstoff Öl usw. − Nutzung unerschöpflicher Energiequellen: Wasser, Wind, Sonne − Verbesserung der Kraftwerkstechnik: Kraftwerkstechnologie, Stromverteilnetze − Passivhäuser − Wärmepumpe Die von der Norm DIN V 4701-10 erfassten erneuerbaren Brennstoffe zeichnen sich durch die Eigenart aus, dass für die aus ihnen gewonnene Wärme keine energetischen Ressourcen aufgebracht werden. Von vergleichbaren Verhältnissen ist auszugehen, wenn Deponiegas, Gichtgas (Abfallprodukt der Stahlerzeugung) oder Müll verbrannt wird, und die Wärme über Wärmenetze zur Gebäudebeheizung verwendet wird. Die genannten Abfallstoffe dürfen daher den erneuerbaren Brennstoffen gleichgesetzt werden, wobei in Müllheizwerken der im Prozess mitverwendete Anteil nicht erneuerbarer Energieträger berücksichtigt werden muss. Werden die genannten Gase in dezentralen Anlagen (im Gebäude selbst) verbrannt, so ist analog zu verfahren. Bei der Nutzung industrieller Abwärme zu Heizzwecken dagegen handelt es sich um einen Kopplungsprozess, vergleichbar dem der KraftWärme-Kopplung. Es ist also vertretbar, dem ursächlichen Zweck der Produktion von Gütern einen erheblichen Teil der für den Gesamtprozess aufgewendeten Energie zuzuordnen, wie dies bei der Kraft-Wärme-Kopplung für die Stromproduktion geschieht. Da aber die produzierten Güter meist nicht rein energetisch beschreibbar sind wie der Strom, erschließen sich die in Rede stehenden industriellen Prozesse nicht ohne weiteres dem Rechenmodell für die Kraft-WärmeKopplung. Aufwendige energiewirtschaftliche Gutachten zur primärenergetischen Bewertung der jeweiligen Prozesse sind jedoch unangemessen; der Berechnungsaufwand ist im Sinne von EnEV § 17 in der Regel nicht vertretbar und würde für die an sich wünschenswerte Nutzung im Einzelfall ein Hemmnis bedeuten.

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Vor diesem Hintergrund darf bei Wärmenetzen, die deutlich überwiegend durch Abwärme aus industriellen Produktionsprozessen gespeist werden, derjenige Primärenergiefaktor nach DIN V 4701-10 Tabelle C.4.1 verwendet werden, der dort für Nah- und Fernwärme angegeben ist, die zu 100% aus Kraft-Wärme-Kopplung mit fossilen Energieträgern stammt.

Zu Nummer 2.2 „Berücksichtigung der Warmwasserbereitung bei Wohngebäuden“ Nummer 2.2 regelt die Berücksichtigung von Richtwerten des Energieund Nutzwärmebedarfs für die Warmwasserbereitung bei Wohngebäuden. Die Formulierung sagt eindeutig aus, dass für den Nichtwohnungsbau keine Vereinbarungen getroffen sind. Nach der Heizung ist die Warmwasserversorgung mit ca. 10 bis 15% der größte Energieverbraucher im Haushalt. Untersuchungen zur Bedarfsermittlung zeigen, dass die Verbrauchszahlen im Haushalt sehr unterschiedlich sind. Messungen auf Grundlage von Abrechnungsdaten haben gezeigt, dass der normierte Energiebedarf für die Warmwasserbereitung in Abhängigkeit von der Gebäudenutzfläche eine geeignete und sachgerechte Bezugsgröße darstellt, auch wenn der Nutzwärmebedarf für die Warmwasserbereitung stark nutzerabhängig ist. Bei Wohngebäuden, die als Neubauten stets über eine Warmwasserbereitung verfügen, kann der Einfluss der Warmwasserbereitung – die häufig mit der Heizung gekoppelt ist – auf den Energiebedarf insbesondere bei guter Wärmedämmung nicht vernachlässigt werden. Bei NichtWohngebäuden ist – soweit überhaupt Warmwasser bereitzustellen ist –, eine Angabe des Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung wegen der großen Unterschiede dieser Gebäude und des Fehlens gesicherter Erkenntnisse nicht möglich; von einer Berücksichtigung bei der Bedarfsermittlung wird deshalb angesehen. Da die Bezeichnungen für Geräte, Anlagenteile und Warmwasser nicht einheitlich in den Normen, Richtlinien und in der Praxis geregelt sind, werden in Tabelle 3.03 Erläuterungen dazu angegeben. Der Nutz-Wärmebedarf für die Warmwasserversorgung QW entspricht etwa einem täglichem Warmwasserbedarf von 23 Liter pro Person bei 50°C Wassertemperatur, 120 m² mittlere Wohnungsgröße, 4 Personen je Wohnung, 340 bis 350 Nutzungstage und geht auf Untersuchungen in [334] hervor. Danach (Impuls-Programme Hessen 97), wird bei Gebäuden

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mit Warmwasserversorgung über zentrale Anlagen ein JahresHeizwärmebedarf in Abhängigkeit vom A/Ve-Verhältnis berücksichtigt: QW = 7,5 + 3,4 (A/Ve)/0,32 in kWh/(m²a) wobei der Wert für QW = 12,5 kWh/(m²a) bzw. 4 kWh/(m³a) für ein A/VeVerhältnis von ≈ 0,5 gilt bei einem Jahreswärmebedarf für Warmwasser von 600 kWh / Person bzw. durchschnittlich 35 m² / Person von 17 kWh/(m²a). Dies entspricht in etwa einem früher angesetzten Wert von 5 kWh/(m³a). Die EnEV berücksichtigt, dass in deutschen Haushalten mehr warmes als kaltes Wasser genutzt wird. Wer Energie sparen möchte, sollte daher beim Warmwasser ansetzen! Tabelle 3.03. Erläuterung der verwendeten Begriffe zur Warmwasserbereitung.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Im Mittel wird von einem Warmwasserbedarf von (30 bis 50) Liter pro Person und Tag bei einer Temperatur von 45°C nach praktischen Untersuchungen ausgegangen. Dieser Wert kann näherungsweise sowohl für Einund Mehrfamilienhäuser angesetzt werden. Für einen 4-Personenhaushalt ergibt sich damit ein Warmwasserverbrauch von ca. 160 Liter pro Tag. Die erforderliche Wärmemenge, um 160 Liter täglich von 10°C Zulauftemperatur auf 45°C Auslauftemperatur zu erwärmen, beträgt 6,51 kWh (nach DIN 4708-2, Tabelle 5, Spalte 9). Bezogen auf 1 Jahr und 1 m² Wohnfläche ergibt sich ein spezifischer Wärmebedarf von (10 bis 15) kWh/(m²a), (100 bis 150) m² Wohnfläche eines 4-Personenhaushaltes, die EnEV geht von 12,5 kWh/(m²a) aus, einen akzeptablen mittleren Richtwert. Empfehlenswert ist stets eine genauere Berechnung nach DIN V 4701-10 Kap. 4.2. In der Untersuchung [334] erkennt man die große Bandbreite im Wasserverbrauch zwischen den Wohnungen. Sie lag bei 445000 Gebäuden zwischen sieben und 182 m³/Wohnung/a. Die Relation von 1:26 (!) erklärt sich nicht durch unterschiedliche Wohnungsgröße oder Belegungszahl, sie begründet sich hauptsächlich aus unterschiedlichem Nutzer-Verbrauchsverhalten! Auch bei der Betrachtung des personenbezogenen Verbrauchs ist die Bandbreite recht beachtlich, sie reicht von einem Warmwasserverbrauch von einem m³ bis zu 24 m³/Person und Jahr. Die besondere Ironie dieser Ergebnisse liegt in der früher häufig empfohlenen Umlage des Wasserverbrauchs nach Personenzahl. Dieser Maßstab verursacht relativ viel Aufwand und lieferte manchen Streit, so dass er in der Praxis nicht so oft vorkam. Für den öffentlich-rechtlichen Nachweis ist auch DIN V 4108-6 zu beachten. Es gilt dort für den Ansatz des Jahreswärmebedarfs für die Warmwasserversorgung QW: QW = (ξ · c)W · VW (ΘW - Θ0) Dabei ist (ξ · c)W VW ΘW Θ0

die spezifische Wärmekapazität des Wassers, 1,61 kWh/(m³K) das Volumen des warmen Wassers im Berechnungszeitraum die Temperatur des abgegebenen Warmwassers die Temperatur des Wassers vor Eintritt

In diesen sehr unterschiedlichen spezifischen Verbrauchswerten drücken sich vor allem auch die extrem voneinander abweichenden Komfortan-

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sprüche, Verbrauchergewohnheiten und Anforderungen an die Hygiene aus, die sich weder pauschalieren noch nivellieren lassen. In über 50% aller Haushalte wird heute eine Spülmaschine, in über 85% eine Waschmaschine betrieben. Das Wasser, mit dem diese Maschinen waschen, wird fast ausschließlich elektrisch erwärmt. Das bedeutet, dass der hierfür erforderliche Primärenergiebedarf nicht in die EnergieJahresbilanz für ein Wohngebäude einfließt. Wassersparen und damit Energiesparen im Trinkwasserbereich werden in der EnEV nicht belohnt. Die Verordnung geht von einheitlichen Werten aus, was der Realität in keiner Weise entspricht. Auch bei Einführung des Energiebedarfsausweises sind hier große Probleme zu erwarten. Ebenfalls hat die Anlagentechnik Einfluss auf den Trinkwasserwärmebedarf. Die Anlagenaufwandszahl eP soll dies tun. Die Berechnung wird sicher in Zukunft von der Anlagen- und Armaturenindustrie durchgeführt, eine individuelle Berechnung durch den Planer unter Berücksichtigung des Trinkwasserwärmesystems sind aufwendig. Im Vorfeld der EnEV ist die Entwurfsfassung im Bereich Sanitärtechnik den Fachleuten nicht zur Diskussion vorgestellt worden. Im Vergleich zu den im Heizungsbereich angewandten Rechenvorschriften wäre ein Rechenverfahren auch für den Trinkwasserwärmebedarf angebracht und praktikabel. Dieser ist gerade bei hochgedämmten Gebäuden in der Gesamtwärmebilanz nicht vernachlässigbar. In diesem Zusammenhang ist auch daran zu erinnern, dass die Heizkostenverordnung und die Neubaumietenverordnung die verbrauchsabhängige Abrechnung der Heiz- und Warmwasserkosten vorschreiben und damit dem höchst unterschiedlichen Verbraucherverhalten gebührend Rechnung tragen. Die EnEV wirkt sich daher – zumindest bezogen auf diesen Punkt – geradezu „kontraproduktiv“ aus. Wenn keine genaueren Angaben für den Warmwasserbedarf bekannt sind, sind nach DIN V 4108-6 in Anlehnung an DIN EN 832 folgende Werte anzunehmen: VW VW VW ΘW Θ0

= 0,75 m³/Person und Monat = 9 m³/Person bei Jahresbilanzierung = 5 m³/Person bei Heizperiodenbilanzierung. = 50°C = 10°C

Diese Angaben entsprechen 15 kWh/(m²a) bzw. 4,8 kWh/(m³a) bezogen auf ein Jahr. Diese Werte enthalten Wärmeverluste bzw. den Aufwand für Trinkwarmwasser und Zirkulationsleistungen.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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DIN 4708-1 bis DIN 4708-3 ist Grundlage zur einheitlichen Berechnung des Wärmebedarfs für zentrale Anlagen zur Erwärmung von Trinkwasser, sofern Spitzenbedarfszeiten von weniger als 10 Minuten nicht gefordert werden. Die Häufigkeitsverteilung des Wärmebedarfs während der Bedarfsperioden wird mittels mathematischer Verteilungsnetze der Wahrscheinlichkeitstheorie berechnet. Teil 2 der Norm enthält die Grundlagen hierzu. Die Berechnung erfolgt über eine Bedarfskennzahl N, die die Anzahl der zu versorgenden Einheitswohnungen kennzeichnet, wobei Angaben über Art, Anzahl und Größe der sanitärtechnischen Einrichtungen zur Bestimmung der Zapfstellenanzahl, des Zapfstellenbedarfs, Anzahl der Personen je Wohnung, Raumzahl und Belegung je Wohnung berücksichtigt werden. Je nach Wahl des Wassererwärmers kann die erforderliche Nennwärmeleistung der Wärmeversorgung ermittelt werden. Die bereits oben genannte Tabelle 5 enthält Beispiele als Anhaltswerte für unterschiedliche Raumzahlen, Wohnungszahlen, Belegungszahlen, Zapfstellenzahl usw. Nach DIN 1988-2 und DIN 1988-4 ist die Betriebstemperatur für Trinkwassererwärmungsanlagen außer in begründeten Fällen – auf ca. 60°C zu beschränken. Bei Trinkwasserspeicher einer Sonnenheizungsanlage, die auf 90°C eingestellt ist, ist die Trinkwassertemperatur durch Isolation einer geeigneten Mischeinrichtung auf 60°C in den nachfolgenden Rohrleitungen zu begrenzen. Ausnahmen sind erlaubt bei Rohrleitungen bis 5 m Länge bzw. wenn für bestimmte Zwecke hohe Temperaturen erforderlich sind. Für Nicht-Wohngebäude soll von der Einbeziehung des Energiebedarfs für die Warmwasserversorgung abgesehen werden. Soweit in diesen Gebäuden überhaupt in nennenswertem Umfang Warmwasser bereitgestellt wird, ist diese stark von der Gebäudenutzung abhängig. Er entzieht sich damit einer typisierenden normativen Regelung. Bei Büro- und Verwaltungsbauten wird i.a. der Warmwasserbedarf vernachlässigt. Demgegenüber gewinnt bei diesen Gebäuden der Strombedarf für Kunstlicht erheblich an Bedeutung. Im Gegensatz zum Wohnungsbau kann hier ein Energieverbrauch vorliegen, der bereits die Größenordnung des Heizenergiebedarfs überragt. Da hierdurch auch der Heizenergiebedarf beeinflusst wird, ist eine Außerachtlassung dieser Größe nicht möglich, da es sonst zu erheblichen Fehloptimierungen kommen kann. Die in diesem Zusammenhang ins Spiel kommenden Fenster – ihre Größe, Verglasungsart und Anordnung bestimmt ja maßgeblich den Strombedarf für Kunstlicht – führen häufig auch zu Problemen im Sommer hinsichtlich der Überhitzung des Gebäudes.

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Die seither bei herkömmlichen Museen zugrunde gelegten inneren Wärmelasten von ca. 40 W/m² bis 50 W/m² werden deutlich überschritten. Dies führt dazu, dass die gesamte abzuführende Wärmelast (Beleuchtungswärme, Personenwärme, äußere Wärmelasten) mit einer vorgesehenen RLT-Anlage mit Luftführung allein nicht mehr abgeführt werden kann, sondern zusätzliche wasserführende Systeme (Kühldecken usw.) vorzusehen sind.

Zu Nummer 2.3 „Berechnung des spezifischen Transmissionswärmeverlusts“ EnEV Anhang 1 Nr. 2.3 enthält eine falsche Bezeichnung. Nach DIN EN 832 und DIN EN ISO 13 789 heißt die Größe HT spezifischer Transmissionswärmeverlustkoeffizient. In Nummer 2.3 wird – unbeschadet der Regelung für Wohngebäude in Nummer 3 – bestimmt, dass als Rechenverfahren für den Nachweis der Einhaltung der vorgegebenen Höchstwerte des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts die europäische Norm DIN EN 832 in Verbindung mit der nationalen Umsetzungsnorm DIN V4108-6 heranzuziehen ist. Dieser Wert ist damit ein notwendiger Zwischenschritt bei der Ermittlung des JahresPrimärenergiebedarfs. Für den Nachweis dieser Nebenanforderung ist somit kein zusätzlicher Berechnungsaufwand erforderlich.

Zu Nummer 2.4 „Beheiztes Luftvolumen“ EnEV Anhang 1 Nr. 2.4 enthält Widerspruch zu DIN 4108-6 im Anhang D: „V = 0,76 Ve bei Gebäuden bis zu drei Vollgeschossen mit nicht mehr als zwei Wohnungen, Ein- und Zweifamilienhäusern bis 2 Vollgeschossen und nicht mehr als 3 Wohneinheiten.“ Danach ist der Faktor 0,76 auf Wohngebäude beschränkt. Bei der EnEV Anhang 1 Nr. 4 gilt der Faktor 0,76 für alle Gebäude, sofern sie nicht mehr als 3 Vollgeschosse aufweisen.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Nach Nummer 2.4 ist das beheizte Luftvolumen nach DIN EN 832 aus den konkreten Innenmaßen des Gebäudes zu ermitteln. Es darf auch vereinfacht nach den in der Verordnung angegebenen Werten aus dem Gebäudevolumen Ve ermittelt werden. Die vereinfachte Regelung ist eine Fortschreibung der entsprechenden Festlegung in der Wärmeschutzverordnung und entspricht den Überlegungen in Nummer 1.3.4 zu Bild 3.13. Gebäude mit max. 3 Geschossen entsprechen etwa einem max. Bauwerksvolumen von Ve ≈ 1000 m³. Hieraus resultiert der Korrekturfaktor v ≈ 0,76. Bei bekannten Bauwerksvolumen Ve lässt sich der Korrekturfaktor v nach Bild 3.13 besser abstufen. Für größere Bauwerksvolumen ≥ 1000 m³ . . . 3000 m³ beträgt v ≈ 0,8 . . . 0,85. Durch die Annahme eines geringeren beheizten Volumens (0,8 · Ve → 0,76 · Ve) sinken die Lüftungswärmeverluste um ca. 5% und der JahresHeizwärmebedarf um ca. 2%. Eine Überschätzung des beheizten Luftvolumens erfolgt durch den pauschalen Ansatz V = 0,8 · Ve. Ohnehin ist der Bezug auf das umschlossene Bauwerks-Volumen eine unglückliche Auswahl, weil vernünftige Bezugsgrößen, wie die bereits bei der Heizkosten-Abrechnung eingeführte Wohnfläche zur Verfügung stehen. Mit der Wohnfläche kann das Luftvolumen einfacher und zuverlässiger angegeben werden [277]. Eine Unterscheidung für die Berechnung des Luftvolumens nach der EnEV Anhang 1 Nr. 2.4 ist nur beim Monatsbilanzverfahren nach EnEV Anhang 1 Nr. 2.1 zulässig. Beim Heizperiodenbilanzverfahren ist der Faktor 0,8 zur Umrechnung des Volumens über Außenmaße ins Innenluftvolumen vorgegeben. Bei Verwenden des tatsächlichen beheizten Luftvolumens auf Basis der Innenabmessungen ergibt sich meist eine Verminderung der Lüftungswärmeverluste um bis zu ca. 8% und des Jahres-Heizwärmebedarfs um ca. 3%. Fehler bei Ermittlung des beheizten Luftvolumens wirken sich mit wachsendem Anteil der Lüftungswärmeverluste am Gesamtwärmeverlust stärker auf das Endergebnis aus, also mit steigendem Wärmeschutzniveau. Als Vollgeschoss gilt z.B. ein ausgebautes Dachgeschoss mit einer Geschosshöhe von mindestens 2,3 m, wobei diese Höhenvorgabe nach DIN 276 über mehr als ¾ der Grundfläche eingehalten werden muss.

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Zu Nummer 2.5 „Wärmebrücken“ Da auch bei gut gedämmten Gebäuden konstruktive Wärmebrücken kaum ganz vermieden können, wird in Nummer 2.5 vorgegeben, wie der verbleibende Einfluss der Wärmebrücken bei dem Berechnungsverfahren zu berücksichtigen ist. Dabei handelt es sich um Wärmebrücken an Gebäudekanten, Anschluss Bodenplatte an Außenwand, Außenwand an Drempel, Drempel an Dachschräge, Fenster und Türen an Brüstung/Laibung/Sturz, Fenster- und Türen an Brüstung/Laibung/Sturz, Wand- und Deckeneinbindung, Deckenauflager usw. Dazu stellt die EnEV drei Alternativen zur Verfügung. Zwar ist ein genauer, aber aufwendiger Nachweis aller Wärmebrücken nach den Regeln der Technik zulässig. Der Planer hat jedoch auch die Möglichkeit, auf pauschale Zuschlagswerte zurückzugreifen. Dabei ist es möglich, deren Höhe deutlich zu reduzieren, wenn bereits in der Planung wärmebrückenarme Konstruktionsbeispiele aus der DIN 4108 Beiblatt 2 verwendet werden. Damit wird ein beträchtlicher Anreiz zur Vermeidung von Wärmebrücken gegeben. Neben vielen Beispielen werden die Randbedingungen für die Wärmebrückendetails beschrieben und mit dem entsprechenden Wert für den längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten versehen. Damit ist es möglich, die Äquivalenz von alternativen Lösungen nachzuweisen, um sozusagen „Beiblattgerecht“ im Sinne der Norm zu arbeiten. Der Unterschied zwischen den pauschalen Ansätzen im ∆UWB-Wert ist unanschaulich, da es sich um einen „sehr kleinen“ Wert handelt. Erst durch die Multiplikation mit der wärmetauschenden Hüllfläche A ergibt sich plausibel ein Wert, der z.B. bei einem Reihenhaus den Transmissionswärmeverlust durch die Außenwände erreichen kann. Ein ∆UWB-Wert von 0,10 W/(m²K) ist gleichzusetzen mit einer Verschlechterung jedes UWertes um diesen Betrag. Bei den heute üblichen Werten im Wandbereich von z.B. U = 0,26 W/(m²K) bedeutet dies eine Verschlechterung auf einen Wert von U = 0,36 W/(m²K), also mehr als 35%. Eine „Bagatelle-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

241

Regelung“ sieht DIN 4108 Beiblatt2 nicht vor. Einflüsse um weniger als 3 % durch Wärmebrücken können vernachlässigt werden. Wie ist zu verfahren, wenn eine einzelne Wärmebrücke nicht nach DIN 4108 Beiblatt 2 ausgelegt ist, müssen dann alle Bauteile wegen der pauschalen Einbeziehung der Wärmebrückeneffekte um 0,1 W/(m²K) erhöht werden? Nach der Berechnungsnorm DIN V 4108-6, auf die in der EnEV Anhang 1 Nr. 2.1 hingewiesen wird, ist ein Mix der Verfahren zur Berücksichtigung von Wärmebrücken, nicht berücksichtigt. Werden einzelne Wärmebrücken nicht durch die Anwendung von Planungsbeispielen nach DIN 4108 Beiblatt 2 verbessert, muss der volle pauschale spezifische Wärmebrückenzuschlag ∆UWB = 0,1 W/(m²K) angesetzt werden. Kann ein bestimmtes Anschlussdetail nicht optimal konstruiert werden, empfiehlt sich die Einzelbearbeitung von Wärmebrücken und deren Einzelberechnungen nach EnEV Anhang 1 Nr. 2.5 Buchstabe c. Alternativ ist auch die Konstruktion und Berechnung eines gleichwertigen Ersatzes für ein entsprechendes Beispiel aus DIN 4108 Beiblatt 2 möglich, um den reduzierten pauschalen Zuschlag in Anspruch nehmen zu können: EnEV Anhang 1 Nr. 2.5 Buchstabe b. Eine abweichende Detailplanung vom Beiblatt ist möglich, wenn der Beweis angetreten werden kann, dass der Wärmeverlust über die Wärmebrücke gleich oder kleiner ausfällt wie bei der Vorschlagslösung nach dem Beiblatt. Dazu eignen sich die Verfahren nach den entsprechenden Europäischen Normen DIN EN ISO 10211-1 und 2 oder auch bereits nachgewiesene Lösungen aus Wärmebrückenkatalogen. Eine „Bagatelle-Regelung“ sieht DIN 4108 Beiblatt 2 nicht vor. Es gilt hier die übliche Genauigkeit wie bei sonstigen Rechnungen und Messungen für den energetischen Nachweis, d.h. dass Einflüsse, die das Ergebnis des Wärmeverlustes über Wärmebrücken um weniger als 3% beeinflussen, können vernachlässigt werden. Nach [404] ist beabsichtigt, besser handhabbare Kriterien zur Diskussion zu stellen. Nach EnEV § 6 Abs. 2 ist beim Mindestwärmeschutz „Zur Vermeidung erhöhter Transmissionswärmeverluste“ DIN 4108-2 Abschn. 6.3.3 zu beachten, wo es heißt: „Ohne zusätzliche Wärmedämm-Maßnahmen sind auskragende Balkonplatten, Attiken, freistehende Stützen und Wände mit λ > 0,5 W/(mK), die in den ungedämmten Dachbereich oder ins Freie ragen, unzulässig“. Typenhaushersteller oder Planer, die mit den Beispielen in Wärmebrückenkatalogen keine Übereinstimmung finden, aber mit immer gleichen Außenbauteilen arbeiten, sind mit einer wärmetechnischen Optimierung der Detailanschlüsse und der genauen Berechnung der Wärmebrückenverlustkoeffizienten nach DIN EN ISO 10 211-2 gut beraten. Mit vertretbarem Aufwand lässt sich der Wärmebrückenkorrekturwert von 0,05

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

W/(m²K) mehr als halbieren. Dieser Vorteil eines verringerten Wärmebrückenkorrekturwertes ist an den rechnerischen Nachweis mittels Monatsbilanzverfahren gebunden. EnEV Anhang 1 Nr. 2.5 letzter Satz gibt den Hinweis, dass bei Konstruktionen, die den U-Wert nach DIN EN ISO 13 947 berücksichtigen (Herstellerangaben des Produktes beachten), die Wirkung der Wärmebrücke berücksichtigt wird, die Buchstaben a) bis c) entfallen dann.

Zu Nummer 2.6 „Ermittlung der solaren Wärmegewinne bei Fertighäusern und vergleichbaren Gebäuden“ In der Textformulierung müsste es richtig heißen: „ . . . für Gebäude, die nach Plänen errichtet werden, die für mehrere Gebäude an verschiedenen Standorten erstellt worden sind, sind transparente Bauteile generell als west- bzw. ostorientiert einzustufen, desgl. auch auf opake Bauteile zu übertragen“. Durch diese Regelung zur besonderen Berücksichtigung der solaren Wärmegewinne wird sichergestellt, dass die Errichtung mehrerer gleichartiger Gebäude (z.B. Fertighäuser) nach denselben Plänen und Berechnungen nicht behindert wird. Die Fensterflächenanteile dieser Gebäude weichen normalerweise nicht wesentlich vom üblichen Maß ab, so dass diese Sonderregelung keine nennenswerten Auswirkungen auf die Ausführung der Gebäude hat. Diese Regelung entspricht auch der Auslegungspraxis zu Anlage 1 Ziffer 1.6.4.3 der bisherigen WärmeschutzV. Fertighäuser müssen unterschiedlichen Bedingungen eines Grundstücks angepasst werden können. Daher kann ein vorgegebener FertighausGrundriss für unterschiedliche Orientierung in Betracht kommen. Aus diesem Grund erlaubt die EnEV, dass der Nachweis der Anforderungen auch für mittlere Bedingungen einer Nutzung solarer Wärmegewinne, d.h. mit den Annahmen für Ost- oder Westorientierungen für alle Fensterflächen geführt werden darf. Selbstverständlich ist auch ein Einzelnachweis unter Berücksichtigung der tatsächlichen Orientierungen der Fensterflächen auf dem Grundstück möglich. Auch ist es möglich, den Nachweis unter vereinfachten Bedingungen zu führen (Nachweis ohne Kenntnisse der Bedingungen vor Ort), den Energiebedarfsausweis aber für die Bedingungen des Grundstücks aufzustellen, wenn sich hierfür günstigere Ergebnissen ergeben [263].

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

243

Beim Heizperiodenbilanzverfahren ist die Berücksichtigung solarer Wärmegewinne über opake Bauteile nicht erlaubt. Beim JahresMonatsbilanzverfahren können nach DIN V 4108-6 neben solaren Wärmegewinnen über transparente Bauteile auch solare Wärmegewinne über opake Bauteile berücksichtigt werden nach DIN V 4108-6 Anhang D Tab. D 3 Zeile 17.

Zu Nummer 2.7 „Aneinander gereihte Bebauung“ Diese Regelung enthält eine Fortschreibung der bisherigen Wärmeschutzverordnung für die Bewertung von Gebäudetrennwänden. Im Gegensatz zur Wärmeschutzverordnung soll jedoch keine Verpflichtung bestehen, bei gleichzeitiger Errichtung von Reihenhauszeilen den Nachweis für jedes Gebäude einzeln zu führen, soweit andere Vorschriften dem nicht entgegenstehen. In solchen Fällen kann auf diesem Wege vermieden werden, dass – bedingt durch die Gebäudegeometrie – die baulichen Anforderungen an die Endhäuser bei sonst gleicher Ausstattung schärfer ausfallen als für die Mittelhäuser. Bild 3.14 erläutert nach Ehm für Sonderfälle die Berechnung der wärmeübertragenden Umfassungsfläche und dem beheizten Bauwerksvolumen:

− Bei geneigtem Gelände, Bild 3.14 a, sind die erdreichberührten Wandanteile sinngemäß in Anwendung der Festlegungen für die Ermittlung der Grundfläche des Gebäudes, sofern sie nicht an die Außenluft grenzt. Sie wird aus den Gebäudeaußenmaßen bestimmt. Gerechnet wird die Bodenfläche auf dem Erdreich oder bei einem unbeheizten Keller, die Kellerdecke.

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

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− Wird der Keller beheizt, Bild 3.14 b, gilt für die Festlegung der Außenwandfläche die Geländeoberkante. Die erdreichberührten Wände werden in der Gebäudegrundfläche in das Erdreich berücksichtigt. − Die Festlegung der Flächenanteile an die Außenwand und an Erdreich bei teilunterkellerten Gebäuden bei beheizten und nicht beheizten Kellern erläutert Bild 3.14 c. − Festlegungen der Außenwandflächen und Deckenflächen an Luft bei vorspringenden Geschossen usw. bzw. bei geneigtem Gelände zeigt Bild 3.14 d. − Die Flächen für angrenzende Gebäudeteile mit wesentlich niedrigerer Raumtemperatur werden aus den Außenmaßen dieser Gebäude nach Bild 3.14 e ermittelt. − Handelt es sich um ein Gebäudeteil, das mit dem normal beheizten Gebäude verschachtelt ist, Bild 3.14 f, werden die Flächen angrenzender Bauteile aus den Außenmaßen ermittelt. Die Außenmaße beziehen sich auf den Gebäudeteil mit höheren Innentemperaturen. − Das Prinzip der Berechnungsannahmen bei aneinandergereihten beheizten Gebäuden gibt Bild 3.14 g an. Die Trennwand wird wie eine Gebäudewand behandelt und im Verhältnis A/Ve nicht berücksichtigt. − Es empfiehlt sich immer dann, wenn Gebäudeteile erheblich unterschiedlicher Größe vorhanden sind oder miteinander kombiniert sind, nach Bild 3.14 h zu verfahren. Eine getrennte Berechnung der einzelnen Baukörper ist nach der Energieeinsparverordnung nicht vorgeschrieben, häufig aber sachgerechter, wobei der kleinere Gebäudeteil wegen größerer spezifischer Wärmeverluste höhere Anforderungen erfüllen muss, der größere Gebäudeteil dagegen eine Entlastung erfährt.

Bild 3.14 a

Bild 3.14 b

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Bild 3.14 c

Bild 3.14 d

Bild 3.14 e

Bild 3.14 f

Bild 3.14 g

Bild 3.14 h

Bild 3.14. Festlegung von Raumflächenanteilen bei geneigtem Gelände, erdreichberührten Wänden, teilweise unterkellerten Gebäuden, vorspringenden Geschossen und verschachtelten Häusern.

Behandlung von Reihenmittelhäusern, wenn die Gebäudetrennwände nicht parallel zueinander stehen (z.B. Eckhaus einer innerstädtischen Blockbebauung) sowie aus einer Anzahl von Teilflächen bestehen: Bei aneinandergereihten Gebäuden ist der Nachweis für jedes Gebäude einzeln zu führen. Dies gilt uneingeschränkt für alle Formen der Aneinanderreihung, auch dann, wenn die Gebäudetrennflächen teilweise nicht aus Wänden im klassischen Sinne bestehen. Ob die Gebäudetrennwände parallel zueinander verlaufen (wie bei klassischer Reihenhausbebauung) oder nicht, ist unerheblich.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Eine Verpflichtung, für Teile eines beheizten Gebäudes mit gleicher Nutzung getrennte Nachweise zu führen, kann nach der EnEV Anlage 1 Nr. 2.7 Absatz 2, nicht abgeleitet werden. EnEV Anlage 1 Nr. 2.7 c): Als Gebäude mit wesentlich niedrigen Innentemperaturen werden Zonen eingestuft mit Innentemperaturen ≤ 10°C, mindestens aber frostfrei (+ 5°C, vgl. DIN 4108-2 Tabelle 2). Nach DIN 4701-2 Tabelle 2 und 6: Treppenräume von Wohngebäuden, Wohntreppenräume von Verwaltungsbauten, Geschäftshäusern, Hotels, Gaststätten, Kirchen Lagerräume, die nicht unmittelbar an das beheizte Volumen grenzen. Anhang 1 Nr. 2.7 Satz 3 lässt es für gleichzeitig erstellte, aneinander gereihte Gebäude zu, diese beim Nachweis wie ein zusammenhängendes Gebäude zu behandeln. Satz 4 stellt zusätzlich klar, dass die Pflicht zur Ausstellung eines Energiebedarfsausweises für die Einzelgebäude davon unberührt bleibt. Die Anforderungen an den Jahres-Primärenergiebedarf in EnEV Anhang 1 Tabelle 1 Spalte 2 sind jedoch für große Gebäude strenger als für kleine Gebäude. Die Verordnung trägt damit dem Umstand Rechnung, dass nach DIN V 4701-10 die Effizienz der Warmwasserbereitung mit der Gebäudegröße ansteigt. Bei üblichen Reihenhauszeilen ist jedoch im Allgemeinen nicht von einer gemeinsamen Warmwasserbereitung auszugehen, so dass für die zu einem Gebäude zusammengefasste Reihenhauszeile die Verluste der Warmwasserbereitung deutlich höher ausfallen als bei der Bemessung der Anforderungen in der EnEV zugrunde gelegt ist. Gleichwohl sind die Anforderungen der Verordnung hier eindeutig an die Nutzfläche des Gesamtgebäudes geknüpft. Wird also ein zusammengefasster Nachweis für eine Reihenhauszeile geführt, so ist für die Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs die Anforderung maßgeblich, die sich aus der zusammengefassten Nutzfläche des Gesamtobjekts berechnet. Der Bauherr wird sich hier im Allgemeinen auch nicht auf die Härtefallregelung EnEV § 17 berufen können, da es ihm ja unbenommen bleibt, den Nachweis in klassischer Weise für jedes Gebäude einzeln zu führen und damit den Vorteil weniger strenger Anforderungen zu erlangen. Ist bei aneinandergereihten Gebäuden die Nachbarbebauung nicht gesichert, ist für die Trennbauteile der Mindestwärmeschutz nach EnEV § 6 Abs. 1 einzuhalten (Angaben in DIN 4108-2). Wie ist der Umfang der Bodenplatte P und die Bodenplatte AG zu ermitteln, wenn bei einem teilbeheizten Keller die Wärmeübertragung über das Erdreich mittels Temperatur-Korrekturfaktoren berechnet werden soll? Nach EnEV Anhang 1 Nr. 2.1 sind die Berechnungen des JahresHeizwärmebedarfs nach DIN V 4108-6 zu führen. Der Wärmeverlust über

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

247

das Erdreich kann danach über eine Methode über TemperaturKorrekturfaktoren ermittelt werden. Diese Faktoren sind abhängig vom charakteristischen Fußbodenmaß B’, das vom Umfang der Bodenplatte P und der Bodenfläche AG bestimmt wird. Für die Ermittlung des Umfangs der Bodenplatte P und der Bodenfläche AG ist allein der Teil der Bodenplatte heranzuziehen, der den beheizten Keller nach unten abschließt. Nur dieser Teil ist an der Bildung der wärmeübertragenden Umfassungsfläche beteiligt. Nicht beheizte Kellerbereiche bleiben unberücksichtigt.

Zu Nummer 2.8 „Fensterflächenanteil nach § 3 Abs. 2 und 4 und Anhang 1 Nr. 1“ Nummer 2.8 enthält eine Berechnungsvorschrift für den Fensterflächenanteil, weil eine solche Rechenregel, die auch Dachflächenfenster einbezieht, im technischen Regelwerk nicht vorhanden ist. AAW ist die Fläche der opaken Bauteile des gesamten Gebäudes. Die Formel wird benötigt zur Ermittlung des Fensterflächenanteils f ≤ 30% nach EnEV § 3 Abs. 2 zur Festlegung kleiner Wohngebäude und nach EnEV § 3 Abs. 4 für den Fensterflächenanteil, ab dem der Nachweis für den sommerlichen Wärmeschutz zu führen ist. Zu beachten ist, dass DIN 4108-2 andere Grenzwerte ausweist als die EnEV und dass nach der Norm nur der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nicht für ein Gebäude, sondern für den ungünstigsten Raum zu führen ist. Nur unter diesem Aspekt ist z.B. ein getrennter Nachweis nach EnEV § 14 möglich. So ist es möglich, dass bei einem Fensterflächenanteil f < 30% nach der EnEV kein Nachweis auf den sommerlichen Wärmeschutz zu führen ist, wohl aber bei einem ungünstigen Raum mit f > 15% der Nachweis nach DIN 4108-2 Ziffer 8 geprüft werden muss. Denn nach EnEV § 6 Abs. 1 sind Mindestforderungen nach den anerkannten Regeln der Technik einzuhalten, auch wenn die EnEV geringere Anforderungen zulässt. Die Fläche der Fenster, Fenstertüren, Dachfenster und Türen wird aus den lichten Rohbaumaßen ermittelt, soweit sie beheizte Räume nach außen abgrenzen. Bei zusammengesetzten Fassaden, z.B. Fensterwänden, vorge-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.15. Übersicht über Fensterverschluss und Fensteranordnung [269] sowie Lichtminderung durch Fensterteilung durch Kämpfer und Sprossen, nach E.W. Hummel.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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fertigte Fassaden mit Fensteranteilen, erfolgt die Flächenfestlegung unter Berücksichtigung von DIN 4108-4, Tabelle 2, für feste Verglasungen und sonstige Glasfüllungen, vgl. Bild 3.15. Bei Fenster mit Rahmen wird die Fenstergröße unter Berücksichtigung des Anschlusses an den nicht transparenten Fassadenteil, an Nachbarfenster, Brüstungselemente u. dgl. sinngemäß festgelegt. Pfosten oder Wandanteile zwischen den Fenstern, die nicht Bestandteil des Rahmens sind, werden zur Wandfläche gerechnet. Bei Fenster ohne Rahmen ergibt sich die Fensterfläche aus der lichten Fassadenöffnung ohne Berücksichtigung der Fassung der Verglasung. Zu den Fensterflächen zählen auch Außentüren; sie sind in die Berechnung des Wärmeschutzes einzubeziehen. Für Außentüren sind demzufolge Wärmedurchgangskoeffizienten festzulegen [263].

Zu Nummer 2.9 „Sommerlicher Wärmeschutz“ Mit der Anforderung an den sommerlichen Wärmeschutz soll verhindert werden, dass es in Gebäuden zu einer Überwärmung kommt, was meist den Einbau und Betrieb einer Raumlufttechnischen Anlage zur Kühlung nach sich zieht. Neben der Reduzierung der Heizenergie ist auch das sommerliche Wärmeverhalten von Bedeutung. Die sich im Sommer einstellenden Raumlufttemperaturen hängen sowohl vom Gebäude als auch vom Nutzer ab. Die Beeinflussung der Raumlufttemperatur ist durch die Benutzung des Sonnenschutzes und durch die Belüftung über Fenster und Lüftungsanlage möglich [186]. Um zu verhindern, dass es durch eine solche verstärkte Ausrichtung von Fensterflächen im Sommer zu einer Überheizung im Gebäude und damit zu einem erhöhten Energieverbrauch bei der Kühlung kommt, wurden Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz festgelegt. Auf diese Weise soll erreicht werden, dass nur eine begrenzte Menge solarer Energie in ein Gebäude gelangt. Die neugefasste Norm DIN 4108-2 Abschnitt 8 enthält ein Verfahren, durch das Sonneneintragskennwerte definiert werden. In Gebäuden, die danach ausgeführt sind, werden die Raumtemperaturen im Sommer im

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

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Normalfall das erträgliche Maß auch ohne Klimatisierung nicht überschreiten. Auf dieses Verfahren, das sowohl die Ermittlung der jeweiligen Höchstwerte als auch die Berechnung der Werte für das zu errichtende Gebäude enthält, wird in Nummer 2.9.1 statisch verwiesen. Der zulässige Sonneneintragskennwert und seine Berechnung sind in DIN 4108-2 angegeben. Damit muss man weiterhin auch mit Fensterflächenanteilen von deutlich über 100% rechnen, da bei Eckräumen die Bezugsfläche die Fassade mit der größten Fensterfläche ist, andererseits aber die Fensterflächen unterschiedlicher Fassaden eines Raumes zu addieren sind. Gegenüberstellung der Verfahren „Optimierung“, „Wärmeschutzverordnung“ und „Energie-Einsparverordnung“ bezüglich sommerlichen Wärmeschutzes: Optimierung

Nicht ohne aufwendige Simulation möglich. Bewertung von Licht-, Heizund Kühlenergie erforderlich.

(Wärmeschutzverordnung)

„f·g·z“; Bezug auf Fassadenfläche ohne Erfassung konkreter Räume.

EnEV Anhang 1 Abschn. 2.9.2

Künstliche Beleuchtung wird nicht einbezogen. Eckraumproblematik wird erfasst durch Bezug auf „Hauptfassade“. Alternativ Kühlleistung so gering wie möglich halten.

Nummer 2.9.2 enthält dazu eine Öffnungsklausel, die dem Umstand Rechnung trägt, dass bei machen Nicht-Wohngebäuden (z.B. Büro-, Verwaltungsbauten) die Einhaltung der Anforderungen zur Begrenzung des Energiebedarfs im Sommer nutzungsbedingt von Fall zu Fall nicht möglich ist. Solche Gebäude werden regelmäßig mit Raumlufttechnischen Anlagen mit Kühlfunktion (Klimaanlagen) ausgestattet, um im Sommer die Gebäudenutzung unter erträglichen Bedingungen zu gewährleisten. Für diese Fälle soll die Regelung dahingehend geöffnet werden, dass anstelle der Begrenzung des Sonneneintragskennwertes die nach baulicher Optimierung noch notwendige Kühlleistung nach dem Stand der Technik und im Rahmen des wirtschaftlich Vertretbaren so gering wie möglich zu halten ist. Durch eine solche „Optimierung“ auf der Bauseite können über die dadurch unmittelbar erreichte Energieeinsparung hinaus auch noch weitere Energieeinsparungen durch Verwendung „sanfter“ Klimatechniken (z.B. adiabate Kühlung, Nachtlüftung aus Erdreichwärmetauschern) ermöglicht werden.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

251

Die Detaillierung und Verschärfung der Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz stellt einen wichtigen Beitrag zur Sicherstellung behaglicher Raumzustände dar. Die Ausnahmeregelung für z.B. Büro- und Verwaltungsbauten erscheint ungerechtfertigt. Andere, als die in DIN 4108-6 erfassten Möglichkeiten zum sommerlichen Wärmeschutz wie z.B. wasserdurchströmte Bauteile (GI 1999, S. 126 - 135), sollten in ihrer Wirkung über geeignete dynamische Simulationsrechnungen einfacher als über EnEV § 16 Abs. (2) berücksichtigt sein. Wohngebäude werden in die Regelung der Nummer 2.9.2 nicht einbezogen, da zu erwarten ist, dass eine Überwärmung im Gebäudeinnern auch ohne Raumlufttechnische Anlagen zur Kühlung erreicht werden kann.

Zu Nummer 2.10 „Voraussetzungen für die Anrechnung mechanisch betriebener Lüftungsanlagen (zu § 3 Abs. 2)“ Erhöhte Anforderungen an die Luftdichtheit werden beim Einbau Raumlufttechnischer Anlagen (auch einfacher Abluftanlagen) gestellt. Die anlagentechnisch eingestellten Luftvolumenströme dürfen nicht durch Infiltrationsvolumenströme durch Gebäudeundichtigkeiten gestört werden, um deren Funktion sicherzustellen. Für die Anrechnung solcher Anlagen zur kontrollierten Wohnraumlüftung wird eine Luftdichtheitsprüfung der Gebäudehülle zwingend vorgeschrieben. Nicht nur aus Gründen der Anrechnung, sondern vor allem aus hygienischer und energetischer Sicht empfiehlt sich der Einbau von Lüftungsanlagen. Bei der Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs soll im Rahmen der Berechnungsnormen grundsätzlich die Anrechnung des energetischen Effekts von mechanischen Lüftungsanlagen mit oder ohne Wärmerückgewinnung zulässig sein. Als Voraussetzung einer Anrechnung sollen diese Anlagen jedoch so geplant und ausgeführt werden, dass sie den hier aufgeführten Mindestanforderungen genügen. Dies ist wirtschaftlich vertretbar und stellt kein unzulässiges Handelshemmnis für die einzusetzenden Geräte dar, weil es sich in erster Linie um Planungsregeln und allenfalls indi-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

rekt um Produktanforderungen handelt, indem es auf die Auswahlentscheidungen der Bauherren ankommt. Eine generelle Anrechnung der Einflüsse von Lüftungsanlagen ohne solche Anforderungen wäre nicht vertretbar, weil solche Anlagen bei unsachgemäßer Planung auch zu einer Erhöhung des Energiebedarfs führen können. Darüber hinaus wird hinsichtlich der für die Berechnung relevanten Produkteigenschaften davon ausgegangen, dass Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung sowie selbsttätig regelnde Einzellüfter und Systeme aus selbsttätig regelnden Einzellüftern und Zuluftelementen so lange auch Gegenstand von allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen nach dem Bauproduktenrecht sind, bis geeignete Regeln der Technik vorliegen, die sich als Grundlage für die Festlegung der energiesparrelevanten Eigenschaften dieser Bauprodukte eignen. Die dieser Verordnung zugrunde liegenden Berechnungsnormen können sich sowohl auf die vorliegenden Ergebnisse von Zulassungen als auch auf künftige, nach Normen bestimmte Produkteigenschaften stützen. Für Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung wird an einer europäischen Produktnorm gearbeitet. Lüftungsanlagen dürfen nur dann angerechnet werden, wenn der Mindestluftwechsel sichergestellt ist und bei Wärmerückgewinnung nur nach den Regeln der Technik (z.B. nach DIN 1946) nachgewiesene Kennwerte eingesetzt werden. Darüber hinaus müssen die Anlagen durch den Nutzer individuell beeinflussbar sein. Im Nachweis angesetzte Wohnungslüftungsanlagen dürfen einen Anlagenluftwechsel von 0,4 h-1 nicht überschreiten. An Lüftungsanlagen, deren energetischer Effekt nicht angerechnet werden soll, werden hier keine Planungsanforderungen gestellt. Für die Berechnung der Energie-Einsparung durch Lüftungsanlagen wird vorausgesetzt, dass sich der Nutzer entsprechend auf die Anlage einstellt und die Fensterlüftung erheblich reduziert (von einem 0,7- bis 0,6auf einen 0,2-fachen freien Luftwechsel). Es gibt jedoch Untersuchungen, die zeigen, dass der Nutzer häufig nicht adäquat reagiert und statt dessen die Fenster unabhängig vom Betrieb der Anlage bedient. Bei diesem Nutzerverhalten lässt sich mit einer Lüftungsanlage trotz Wärmerückgewinnung keine Energie sparen, da die Lüftungsanlage den freien Luftwechsel nicht ersetzt, sondern zusätzlich Luft durch das Gebäude fördert. Folgende Bedingungen müssen zusammentreffen, um mit Lüftungsanlagen Energie sparen zu können: − − − −

hygienisch einwandfreie Anlagen, wartungsfreundlich, sinnvoll geplante Luftführung, gute Abdichtung des Gebäudes (Blower-Door-Test), Nutzerinformation und -motivation.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Ob die optimistischen Ansätze der Energie-Einsparverordnung im Mittel zu treffen, erscheint eher unwahrscheinlich. Jeder Nutzer muss in der Lage sein, die Volumenströme, d.h. den Luftwechsel, in seiner Einheit zu regeln. Ist dies nicht der Fall, muss bei zu geringer Dimensionierung des Luftwechsels damit gerechnet werden, dass auch die freie Lüftung über Fenster eingesetzt und damit der Lüftungswärmeverlust vergrößert wird. Inwieweit sind Gewinne und Verluste von Klimaanlagen in den Nachweis des Jahres-Primärenergiebedarfs mit einzubeziehen? Beim Betrieb von Raumlufttechnischen Anlagen mit Kühlung (Klimaanlagen) treten sowohl Energieverluste als auch -gewinne auf. Die Definition des Jahres-Primärenergiebedarfs in DIN V 4701-10 in Verbindung mit den Randbedingungen in DIN V 4108-6 Anhang D, auf die die Verordnung in dieser Hinsicht verweist, schließt von den vielfältigen im Gebäude bereitzustellenden energetischen Nutzen lediglich die Beheizung, den vorgegebenen Luftwechsel und – ausschließlich bei Wohngebäuden – einen definierten Warmwasser-Wärmebedarf mit ein, nicht jedoch die Kühlung, Be- und Entfeuchtung der Raumluft. Für die Anrechnung der energetischen Vorteile von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sowie einer regelungstechnisch begründeten geringeren Lüftungsrate enthält EnEV Anhang 1 Nr. 2.10 einige Randbedingungen, die als unabdingbare Voraussetzung für eine solche Anrechnung formuliert sind. In anderen Fällen sind diese Voraussetzungen dagegen nicht bindend. Schon daraus ist abzuleiten, dass Lüftungsanlagen darüber hinaus im Normalfall nicht in den Nachweis einzubeziehen sind. Die Randbedingungen in DIN V 4108-6 Anhang D, auf die die Verordnung ausdrücklich verweist (EnEV Anhang 1 Nr. 2.1.1), sehen für die Nachweisrechnung einen Luftwechsel von allgemein 0,7 h-1 bzw. bei Gebäuden mit Dichtheitsnachweis 0,6 h-1 vor. Für Gebäude mit Raumlufttechnischen Anlagen ist ein Dichtheitsnachweis ausschließlich (auch wenn er eigentlich in jedem Falle dringend zu empfehlen ist) für die Fälle vorgeschrieben, in denen die vorgenannten energetischen Vorteile im Nachweis anerkannt werden sollen. Einerseits kann für Anlagen, die aus Gründen einer besonderen Nutzung in Gebäuden installiert werden – besonders zum Zweck einer besseren Konstanz der Innentemperatur oder der Abführung von überschüssiger Wärme, Schadstoffen und Gerüchen – im Grundsatz davon ausgegangen werden, dass sie daneben auch der Bereitstellung des vorgenannten, im Nachweis zu berücksichtigenden Luftwechselanteils dienen. Andererseits wird aber die Technik (Lüfter, Kanäle, Luftbehandlungseinrichtungen, Brandschutzklappen usw.) für den wesentlich größeren

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Luftwechsel, der sich aus dem eigentlichen Hauptzweck solcher Anlagen ergibt, konzipiert und ausgelegt. In der Praxis wird es deshalb meist nicht möglich sein, die – ohne Zweifel vorhandenen – Verluste und die Hilfsenergie für solche Einrichtungen sachgerecht dem für den Nachweis vorgegebenen Grund-Luftwechsel anteilig zuzuordnen. In der Regel wird der Energiebedarf derartiger Raumlufttechnischer Anlagen durch die genannten, nicht von der Verordnung abgedeckten Nutzungsanforderungen bei weitem dominiert. Wird ein Gebäude also mit einer Anlage für Luftwechsel ausgestattet, die nutzungsbedingt weit über den Randbedingungen der Verordnung liegen, und werden auch keine Wärmerückgewinne solcher Anlagen angerechnet, so ist es vor diesem Hintergrund zulässig, die Verluste ausschließlich den nicht von der Verordnung erfassten Zwecken dieser Einrichtungen (z.B. Kühlung, Abfuhr von Geruchs- und Schadstoffen) zuzuordnen und das Gebäude beim Energiesparnachweis wie ein natürlich belüftetes Gebäude mit dem in DIN V 4108-6 Anhang D vorgegebenen Luftwechsel zu berechnen. Die Anrechnung von Wärmerückgewinnung von Klimaanlagen ist gemäß EnEV Anhang 1 Nr. 2.10 generell nicht zulässig, wenn in der Lüftungsanlage „die Zuluft unter Einsatz von elektrischer oder aus fossilen Brennstoffen gewonnener Energie gekühlt wird“, auch dann nicht, wenn diese Funktion während der Heizzeit regelmäßig ausgeschaltet wird. Es müsste Schluss sein mit der Betrachtungsweise eines bestehenden unüberwindlichen Rubikons zwischen Sommer- und Winterbetrieb von Gebäuden. Als ob es sich nicht schon erwiesen hätte, dass in Folge der Energieeinsparverordnung (eine Winterverordnung) in manchen Gebäuden die thermischen Verhältnisse im Sommer nicht mehr erträglich sind und deshalb nachträglich Kühleinrichtungen vorgesehen werden, die nicht immer optimal ausgelegt und betrieben werden können. Klimaanlagen, auch wenn sie mit elektrischer Energie betrieben werden, können in vielen Fällen dazu beitragen, den Jahresheizenergiebedarf eines Gebäudes zu verringern. Eine Energieeinsparverordnung, die nur für den Winterbetrieb konzipiert wurde, kann dazu beitragen, den Jahresheizenergiebedarf eines Gebäudes zu erhöhen, weil sich im Sommer ohne sommerlich bedingte Maßnahmen im Gebäude unerträglich Zustände einstellen können.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Zu Nummer 3 „Vereinfachtes Verfahren für Wohngebäude (zu § 3 Abs. 2 Nr. 1)“ Nummer 3 enthält Vorgaben für den Rechengang und die Randbedingungen für ein vereinfachtes Nachweisverfahren für bestimmte Wohngebäude, die den überwiegenden Teil des Neubauvolumens ausmachen, analog der Vorgehensweise der WSCHVO’95. Allerdings gelten die Höchstwerte der Hauptanforderung nach Nummer 1 Tabelle 1, also die Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs und der Transmissionswärmeverluste, auch für diese Wohngebäude. Anders als beim vereinfachten Verfahren der WärmeschutzV bezieht sich die Vereinfachung also nicht auf den Anforderungsgegenstand, sondern lediglich auf die Nachweisrechnung. Das vereinfachte Verfahren basiert auf einem Heizperiodenbilanzverfahren, das komprimierter ist als die ausführlichere Berechnung des Monatsbilanzverfahrens nach DIN EN 832 in Verbindung mit DIN V 4108-6. Die hier vorgesehenen Rechenvorschriften und Randbedingungen können zwar zu geringfügig schärferen Anforderungen gegenüber dem Nicht-Wohngebäude vorgeschriebenen, aufwendigeren Monatsbilanzverfahren führen, die generelle wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen bleibt aber gewährleistet. Die europäische Norm DIN EN 832 schließt in Verbindung mit DIN V 4108-6 eine solche Bilanzierungsmethode ausdrücklich ein. Dieses Verfahren soll nur für bestimmte Wohngebäude zulässig sein (vgl. § 3 Abs. 2 Nr. 1), weil es nur für diese validiert wurde. Für Wohngebäude mit besonderen Bauteilen, wie etwa solchen zur passiven Solarenergienutzung (z.B. Glasvorbauten bzw. Wintergärten) oder mit transparenter Wärmedämmung, ist das vereinfachte Verfahren nicht vorgesehen. Das Verfahren kann auch ohne Probleme als „Handrechenverfahren“ angewandt werden. Der Planer ist allerdings gehalten, die in den Tabellen 2

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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und 3 speziell festgelegten Rechenschritte und Randbedingungen einzuhalten. Das Verfahren kann zwar nicht – wie das Monatsbilanzverfahren – alle Effekte differenziert berücksichtigen, ist dafür aber hinreichend flexibel bei der Auswahl der Wärmedurchgangskoeffizienten der einzelnen Bauteile und ermöglicht die Einbeziehung solarer und interner Wärmegewinne ebenso wie den Einsatz unterschiedlicher Anlagenkonfigurationen. Es dürfen nur Konstruktionen und Anschlussdetails verwendet werden, die den Forderungen in DIN 4108 Beiblatt 2 entsprechen. Es ist daher ein spezifischer Wärmebrückenzuschlag von ∆UWB = 0,05 W/(m²K) anzusetzen. Nach Ziffer 3.4 dieser Norm gilt, dass „bei Einhaltung des dargestellten Konstruktionsprinzips und der Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenbauteile andere Ausführungen als gleichwertig gelten“. Ähnlich bei wärmebrückenreduzierende Konstruktionen, die nicht in DIN 4108 Beiblatt 2 dargestellt sind, gilt gleiches nach DIN V 4108-6 Ziffer 5.5.2.2 b). Es gelten für den Jahres-Primärenergiebedarf die EnEV Anhang 1 Nr. 2.1.2, 2.6, 2.7 entsprechend. eP bei elektrischen Speicherheizsystemen 2,0 für eine Dauer von 8 Jahren. Das graphische Verfahren zur vereinfachten Ermittlung von Aufwandszahlen üblicher Systeme nach DIN V 4701-10 Anhang C ist auf das vereinfachte Verfahren der Verordnung abgestimmt. Es bleibt allerdings freigestellt, das vereinfachte Verfahren der Verordnung zur Bestimmung des Jahres-Heizwärmebedarfs auch mit einer ausführlichen Berechnung nach DIN V 4701-10 Kapitel 5 zu verbinden. Zur Bedeutung der Anlagenaufwandszahl eP: Multipliziert man sie mit dem Primärenergiebedarf des Gebäudes nach Tabelle 1, z.B. 100 kWh/(m²a), so darf dieser Wert für den geplanten Jahresheizwärmebedarf nicht überschritten werden. Bild 3.16 zeigt nun die möglichen Variationen hierzu. Über die Herleitung der Formeln für die energetische Bilanzierung in den Tabellen 2 und 3 vgl. Kap. 4, dieses Buches. Die beiden Gleichungen in Tabelle 2 Zeile 3 für den spezifischen Lüftungswärmeverlust drücken keine „spezifischen Wärmeverluste“ aus, sondern einen Luftwechsel, weil die Größe Ve das beheizte Gebäudevolumen bezeichnet. Da die EnEV hier und an anderen Stellen keine Dimensionsbezeichnungen mitliefert und Bezugsgrößen (teilweise) nicht eindeutig definiert, bewirkt sie in dieser Sache eine nicht unwesentliche Verwirrung. Auch ohne Raumlufttechnische Anlagen wird durch die EnEV Anhang 1 Nr. 3 ein deutlicher Anreiz geschaffen den Luftdichtheitsnachweis durchführen zu lassen. Durch den Nachweis kann bei der Berechnung des Jahres-Heizenergiebedarfs ein reduzierter Lüftungswärmeverlust angesetzt werden. Die Inanspruchnahme dieses Bonus wird im Energiebedarfsausweis vermerkt.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.16. Aufwandszahlen (dimensionslos) und zulässiger Heizwärmebedarf (kWh/m² Jahr) für verschiedene Heizungssysteme, bezogen auf ein Gebäude, das per Energieeinsparverordnung nicht mehr als 100 kWh Primärenergie pro Jahr verbrauchen darf. Aufwandszahl x Jahresheizwärmebedarf = Primärenergiebedarf.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Nach der Wärmeschutzverordnung ist für diese Gebäudegruppe ausschließlich der Transmissionswärmebedarf zu begrenzen. Dieser Regelung lag seinerzeit die Überlegung zugrunde, dass die Luftwechsel und die internen Wärmegewinne insbesondere von Betriebsgebäuden so verschiedenartig sein können, dass standardisierte Vorgaben hierfür nicht sachgerecht wären. Solare Gewinne spielen darüber hinaus bei hallenartigen Gebäuden meist eine sehr untergeordnete Rolle in einer Wärmebilanz. In der vorliegenden Verordnung soll jetzt auch bei Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen auf das Nachweisverfahren der europäischen Norm DIN EN 832 und die zugehörige deutsche Umsetzungsnorm abgestellt werden. Beim Übergang auf das neue Nachweisverfahren musste jedoch eine geeignete, auf dieses Verfahren abgestimmte Anforderungsgröße gefunden werden. Künftig soll sich die Anforderung auf den spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust beziehen. Damit würde der Grenzwert im Gegensatz zur Methode der WSVO’95 wieder auf einen mittleren U-Wert zurückgeführt, allerdings ergänzt um den Wärmebrückenzuschlag bzw. den längenbezogenen Wärmebrückenkoeffizienten. Dies bot sich an, zumal diese Größe in der vorliegenden Verordnung ohnehin auch bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen als Nebenanforderung dienen soll. Für Vergleichsrechnungen lässt sich der Jahres-Transmissionswärmebedarf rechnerisch einfach und nachvollziehbar in diese Größe überführen. Fällt im Innern eines Gebäudes höhere Abwärme an, als nach den vorgenannten Formeln berechnet, so kann diese nach Energieeinsparungsgesetz § 4 Abs. 1 Nr. 3 ebenfalls zur Deckung des Heizenergiebedarfs herangezogen, nicht jedoch als interner Wärmegewinn in Rechnung gestellt werden. Solche Ausnahmen regelte auch die Wärmeschutzverordnung in § 11. Die materiellen Anforderungen sollen bei dieser Umstellung aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Praktikabilität nicht nennenswert verändert werden. Lediglich auf Grund bestimmter (die Gewichtungsfaktoren für die Temperaturdifferenzen bei Dach- und erdreichberührten Flächen betreffender) Unterschiede zwischen dem Nachweisverfahren der Wärmeschutzverordnung und der DIN EN 832 können im Einzelfall geringfügige Verschärfungen der materiellen Anforderungen auftreten, die jedoch wirtschaftlich vertretbar sind. Nach vorliegenden Erkenntnissen ist eine Verschärfung der einzelnen Anforderungen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nicht vertretbar. Hinsichtlich der Gradtagszahlen von Gebäuden lag die Berechnung der bisherigen Regelung an der unteren Grenze des hier betrachteten Spektrums der Innentemperaturen. Aufgrund der in § 1 enthaltenen Anpassungen er-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

scheint es gerechtfertigt, die Festlegung der Höchstwerte künftig an einer (mittleren) Innentemperatur von 15°C zu orientieren. Daraus folgt, dass der Faktor für die Berücksichtigung der Heizgradtagszahl FGt sich gegenüber der bisherigen Wärmeschutzverordnung zugrunde liegenden Formel deutlich erhöht. Die Tabellenwerte sind daher nicht unmittelbar vergleichbar, weil in der EnEV Anforderungen an den spezifischen Transmissionswärmeverlust gestellt werden, im Gegensatz zu Anforderungen an den volumenbezogenen Transmissionswärmebedarf in der WSVO’95. Die als Fußnote 2 zur Tabelle angegebene Gleichung ist anzuwenden, wenn das Verhältnis A/Ve zwischen den Tabellenangaben liegende Werte annimmt. Diese Zwischenwerte brauchen nicht mit höherer Genauigkeit bestimmt werden als die Tabellenwerte. Unterhalb von A/Ve = 0,2 m-1 und oberhalb von A/Ve = 1,0 m-1 ist der Grenzwert des spezifischen Transmissionswärmeverlusts jeweils konstant; die Interpolationsgleichung findet in diesen Bereichen keine Anwendung. Trennwände von Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen zu Gebäuden mit normalen Innentemperaturen werden als nicht wärmedurchlässig angenommen und bei der Ermittlung der Werte A und A/Ve nicht berücksichtigt. Bei Bereichen mit unterschiedlichen Innentemperaturen sind die Reduktionsfaktoren Fx,i nach EnEV Anhang 1 Nr. 2.7 zu beachten. Die Ermittlung der spezifischen Transmissionswärmeverlustkoeffizienten H’T entspricht dem Monatsbilanzverfahren. Neben den Reduktionsfaktoren Fx,i nach DIN V 4108-6 Tabelle 3 besteht bei der Berechnung von Wärmeströmen über unbeheizte Bereiche an die Außenluft auch die Möglichkeit, b-Faktoren nach DIN EN ISO 13 789 zu bestimmen und bei Wärmeströmen über das Erdreich an Außenluft des Berechnungsverfahren nach DIN EN ISO 13 370 anzuwenden. Vgl. auch EnEV Anhang 1 Nr. 2.3.

Die Anforderungen finden keine Anwendung, wenn im Anwendungsfall die Anforderungen für neu zu errichtende Gebäude erfüllt werden. Anhang 3 spezifiziert zum einen die bedingten Bauteilanforderungen für den Gebäudebestand gemäß EnEV § 8. Nach EnEV § 8 Absatz 1 ist zu beachten, dass bei Begrenzungen weniger als 20% gleicher Orientierung die Anforderungen des Anhanges 3 nicht gelten oder wenn nach EnEV § 8 Absatz 2 die Anforderungen für zu errichtende Gebäude erfüllt werden. Mit dieser Regelung soll verhindert werden, dass kleinere Reparaturarbei-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

261

ten sich auf das gesamte Bauteil erstrecken müssen und eine Verhältnismäßigkeit nicht gegeben ist. Die Tatbestände der Änderung von Außenbauteilen, die für den jeweils von der Änderung betroffenen Bereich Anforderungen nach sich ziehen, sind gegenüber der Wärmeschutzverordnung weiter differenziert worden; das Anforderungsniveau ist an den Stand der Technik angepasst worden, soweit dies wirtschaftlich vertretbar ist. Das bezieht sich besonders auf die Anforderungen an Außenwände, an Fenster / Verglasungen, an Dach- und Kellerdecken sowie an vergleichbare Bauteile. Den Mineralwolle-Dämmstoffen kommt dabei mit Rücksicht auf bauphysikalische Eigenschaften Wärmedämmleistung, Brandschutz und nicht zuletzt unter Kostengesichtspunkten eine Schlüsselrolle zu. Die weitere Differenzierung ist sachgerecht und vertretbar, weil die verschiedenen Anwendungsfälle dadurch für den Normadressaten klarer erkennbar werden und die Grenzen der Wirtschaftlichkeit für verschiedene Tatbestände unterschiedlich sind. Bundesweit sind ca. 85% der gesamten Bestände an Altbauwohnungen aus energetischer Sicht (mehr als 150 kWh/m² Wohnfläche) in einem schlechten Zustand, davon 18 Mio. in den alten und 6 Mio. in den neuen Bundesländern. Die EnEV verlangt die Durchführung verschiedener Maßnahmen zur energetischen Verbesserung von Gebäuden dieser Art. Hierzu zählen u.a. die Anforderungen im Anhang 3 [293]. Auch den Anforderungen, die bei der Änderung von Außenbauteilen gestellt werden, liegen Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen zugrunde. Der Verordnungsgeber ist hier an das verschärfte Wirtschaftlichkeitsgebot für bestehende Gebäude gebunden (EnEG § 4 Abs. 3 i.V.m. § 5 Abs. 1 Satz 3). Außerdem war zu berücksichtigen, dass die durch eine Maßnahme einzusparenden Energiekosten vom Ausgangszustand des Bauteils abhängig sind. Zu einem Problem kann das Auffinden der Wärmedurchgangskoeffizienten alter Bauteile bei den Anforderungen nach dieser Anlage werden. Deshalb sei verwiesen auf die Schriftenreihe der RG-Bau, Heft 22: Zapke, W. und H. Ebert, k-Werte alter Bauteile. Arbeitsunterlage zur Rationalisierung Wärmeschutztechnischer Berechnungen bei der Modernisierung. Hannover, 1983. Nach § 7 erstrecken sich die Anforderungen des Anhangs 3 auch auf die Fälle der Errichtung von Gebäuden mit geringem Volumen. Bauschäden an wärmeübertragenden Bauteilen sind von ausschlaggebender Bedeutung für die exakte Bestimmung der Möglichkeiten und der Notwendigkeit der Kombination von Instandsetzungsmaßnahmen mit Dämm-Maßnahmen [247].

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Anforderung bei Änderung von Außenbauteilen bestehender Gebäuden behandelt Kap. 7 dieses Buches.

Zu Nummer 1 „Außenwände“ Bild 3.17 zeigt die technischen Möglichkeiten der Außenwanddämmung bei Gebäude-Sanierungen, -Renovierungen und Umbauten. Die Darstellung zeigt, dass es in Abhängigkeit von der Ausgangskonstruktion für jeden Außenwandtyp mehrere Sanierungsalternativen gibt. Dasselbe gilt für alle anderen Bauteile entsprechend. Häufig wird jedoch nur ein Teil davon in Betracht gezogen. Die Einschränkung nach EnEV § 8 Absatz 1 (Begrenzung auf weniger als 20%) lässt so z.B. die raumseitige Dämmung von Außenwänden zu, ohne dass sich die Sanierung auf die gesamte Außenwandfläche erstreckt. So können einzelne Wohnungen mit einer innen liegenden Wärmedämmung versehen werden; es müssen jedoch nicht alle Außenwände wärmetechnisch nachgerüstet werden. Da der Einbau von Dämmschichten auf der Wandinnenseite bauphysikalisch äußerst riskant ist, sollte eine solche Konstruktion nur in Ausnahmefällen realisiert werden, etwa bei Vorgaben des Denkmalschutzes. Einbau und Anschluss einer raumseitigen Dampfbremse ist sorgfältig zu planen und zu überwachen. Die Kosten für dieselbe Dämmstoffdicke schwanken erheblich. Höhere Dämmschichtdicken sind nur unwesentlich teurer. Offenbar hat sich in diesem Bereich noch kein Markt mit echter Konkurrenz herausgebildet. Zukünftig ist daher bei verstärkter Nachfrage mit sinkenden Maßnahmenpreisen zu rechnen [406]. Eingehende bautechnische Maßnahmen zu allen Außenbauteilen bestehender Gebäude finden sich im Kapitel 7.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

263

Bild 3.17. Energiesparmaßnahmen an Außenwänden [406].

Zur Außenwand zählen alle an die Außenluft grenzenden Wände ohne Fenster und Türen. Die Flächen werden mit Gebäudeaußenmaßen ermittelt. Gerechnet wird ab Oberkante des Gebäudes oder, falls die unterste Decke über der Oberkante des Gebäudes liegt, von der Oberkante bis zur Oberkante der obersten Decke oder der Oberkante der wirksamen Dämmschicht.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Zu Nummer 2 „Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster“ Die Flächen der Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster, soweit sie beheizte Räume nach außen abgrenzen, werden aus den lichten Rohbaumaßen ermittelt. Eingehende bautechnische Maßnahmen finden sich im Kapitel 7. Der Verzicht bei Schaufenstern und Türanlagen ist damit begründet, dass der Einbau von Doppel- und ähnlichen Verglasungen Reflexionserscheinungen auftreten können, die eine erhebliche Nebenbeeinträchtigung bzw. Minderung der Funktionalität einer solchen Verglasung darstellen. Die Einschränkung ist auf die nutzungsbedingten Erfordernisse beschränkt, nicht aber im Fall sonstiger Beeinträchtigungen. Werden im Rahmen der Sanierung nur die Verglasungen, nicht aber die ganzen Fenster ausgetauscht, ist eine dem Rahmen entsprechende Verglasung zu wählen. Der Zwang, beim Fenster dann auch den Rahmen auszutauschen, würde eine Härte darstellen, die nicht dem Wirtschaftlichkeitsgebot der EnEG § 5 entspricht. Für Türanlagen aus Glas gilt, dass keine Anforderungen an den U-Wert gestellt werden, wenn damit die Funktionalität nicht mehr gegeben ist. Bezüglich des U-Wertes von Lichtkuppeln vgl. DIN V 4108-4 Abschnitt 6: Für Lichtkuppeln mit wärmegedämmten Aufsatzkränzen gilt Tabelle 12, zweischalige (dreischalige) Lichtkuppeln U = 3,5 (2,5) W/(m²K).

Zu Nummer 3 „Außentüren“ Die Fläche der Außentüren, soweit sie beheizte Räume nach außen abgrenzen, werden aus den lichten Rohbaumaßen ermittelt. Die Anforderungen an den Wärmedurchgangskoeffizienten beziehen sich nur auf das Türblatt (Türfläche), Wärmeverluste über die Zarge und die Anbindung an die Zarge an den Baukörper werden nicht berücksichtigt. Nach DIN V 4108-4 ist der Rahmen nach der Rahmenmaterialgruppe 2.1 oder besser zu verwenden. Vgl. bautechnische Maßnahmen im Kapitel 7.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

265

Zu Nummer 4 „Decken, Dächer und Dachschrägen“ Da Flach- und Steildächer große konstruktive Unterschiede aufweisen, die auch zu unterschiedlichen Wirtschaftlichkeiten bei der Sanierung führen, werden beide Fälle nach dem gebräuchlich technischen Sprachgebrauch getrennt geregelt. Bei der Aufzählung der Bauteile wurden Decken, die den beheizten Bereich nach unten gegen die Außenluft abgrenzen, vergessen. Da es bei diesen Konstruktionen keine Einschränkung für eine zusätzliche außenliegende Dämmung gibt, können die Anforderungen nach EnEV Anhang 3 Nr. 7 Tabelle 1 herangezogen werden. Der Satz nach Ziffer 4.1 lautet richtig: „Soweit bei Steildächern, Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen . . . „ (das Komma fehlt!). Steildächer haben Dachneigungen > 22° (entsprechend 40,4%), Flachdächer eine Dachneigung < 22° (entsprechend < 40,4%). Dach ist die nach außen abgrenzende wärmegedämmte Dach- oder Dachdeckenfläche. Die Dachflächen bilden den obersten Abschluss der Gebäudehülle. Hierzu zählen auch Dachschrägen und Decken. Besondere Beachtung erfordern Dachrandbereiche, Ausgänge von Dachaufbauten, Dachfenster und Wasserabläufe. Im ausgebauten Dachgeschoss ist die Abseitenwand die Fläche zum nichtwärmegedämmten Dachraum. Deckenflächen eines Gebäudes sind auch alle, die das Gebäude nach unten gegen die Außenluft abgrenzen, z.B. Decken über Kfz-Abstellflächen oder Fahr-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

zeugdurchfahrten. Oberste Geschossdecken sind auch Decken zum nicht ausgebauten Dachraum. Dabei sind die Dachschräge (Teile des Daches in ausgebauten Dachgeschossen, die an die Außenluft grenzen, vgl. „Dach“) und die Dachgeschossdecke – die an den ungeheizten Spitzboden angrenzende oberste Geschossdecke – mit unterschiedlichen Abminderungsfaktoren zu berücksichtigen. Berechnung der U-Werte nach DIN EN 6946.

Zu Nummer 5 „Decken und Wände gegen unbeheizte Räume und gegen Erdreich“ Als Wärmeleitfähigkeit ist der mittels Zulassung oder Prüfzeugnis festgelegte Rechenwert λR zu verwenden! Eingehende bautechnische Maßnahmen finden sich im Kapitel 7. Bei nachträglichen Abdichtungen ist DIN 18 195 bzw. Dränungen DIN 4095 zu beachten.

Zu Nummer 6 „Vorhangfassaden“ Der Tatbestand der Erneuerung von Vorhangfassaden ist neu in die Verordnung aufgenommen worden. Dies dient auch der Klarstellung, denn solche Systeme sind weder eindeutig den Außenwänden noch den Fenstern und Fenstertüren zuzurechnen, so dass Zweifel aufkommen könnten, ob die in der EnEV enthaltenen Tatbestände auch Maßnahmen an Vorhangfassaden betreffen. Bestehende Gebäude sind im Vergleich zum heutigen Stand der Technik oft nicht ausreichend dicht ausgeführt. Damit ergeben sich durch Ex- und Infiltration besonders bei höheren Windgeschwindig-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

267

keiten hohe Energieverluste. In der Folge können auch Bauschäden nicht ausgeschlossen werden. Es ist deshalb gerechtfertigt, bei bestimmten Bauteilerneuerungen und auf diese Bereiche begrenzt den Einbau einer luftdichten Schicht und dichte Bauteilanschlüsse zu verlangen. Zumal zu erwarten ist, dass derartige Fassaden zunehmend saniert werden müssen, sollen nunmehr auch energetische Mindestanforderungen in die Verordnung aufgenommen werden. Die Bemessung eines wirtschaftlich vertretbaren Anforderungsniveaus für Vorhangfassaden (technische Vorgaben und Höchstwerte in der EnEV Anhang 3 Tabelle 1) trägt dem Umstand Rechnung, dass bei der Ermittlung der Wärmedurchgangskoeffizienten nach einer europäischen Norm die entsprechenden Wärmebrücken in der Fassade bereits einbezogen sind. Soweit hier Sonderverglasungen zum Schallschutz, Brandschutz oder zu Sicherheitszwecken zum Einsatz kommen, werden – analog zu Nummer 2 – aus Wirtschaftlichkeitsgründen erleichterte Anforderungen an die Wärmedurchgangskoeffizienten gestellt. Die Berechnung der Wärmedurchgangskoeffizienten erfolgt nach DIN EN 13 947. Eingehende bautechnische Maßnahmen finden sich im Kapitel 7.

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

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Einige Lösungen speziell für die Dämmungen nach Tabelle 1: Bauteil

Zeile in Tabelle 1

Altbau U-Wert

Schrägdächer, Flachdächer, z.B. Sparren- oder Betondächer

4a

4b Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen, z.B. Holzbalkenoder Betondecken

Außenwände (ohne Fenster), z.B. mittelschweres Mauerwerk

Kellerdecken, Fußböden und Wände, die an das Erdreich grenzen, z.B. schweres Mauerwerk oder Beton

4a

1b

5 a, 5 b

UD ≤ 0,30 Dämmschichtdicke 140 mm bei WLG 035, 160 mm bei WLG 040 Flachdach: UD ≤ 0,25 180 mm bei WLG 040 UD ≤ 0,30 Dämmschichtdicke 140 mm bei WLG 035, 160 mm bei WLG 040

UW ≤ 0,35 Dämmschichtdicke 100 mm bei WLG 035

UG = 0,40 bis 0,50 Dämmschichtdicke 90 mm bei WLG 035, 100 mm bei WLG 040

Der Wärmedurchgangskoeffizient für Außenwände mit 0,45 W/(m²K) ist relativ hoch angesetzt. Als Ausgleich sind die Anforderungen an Dächer und Kellerdecken verhältnismäßig streng. Besonders muss der Wärmedurchgangskoeffizient für Kellerdecken mit (0,40 W/(m²K)) als problematisch angesehen werden. Da Beton und Estrich kaum zum Wärmeschutz beitragen, bedeutet dies Dämmschichtdicken von ca. 10 cm bei einer Wärmeleitfähigkeitsgruppe 0,40. Diese führen dazu, dass zum einen i.a. ein Teil der Wärmedämmung unter der Kellerdecke angeordnet werden muss, zum anderen, der unbeheizte Keller wärmetechnisch von den beheizten Erdgeschossräumen abgekoppelt wird, d.h. dass der Keller kaum noch von den Wohnräumen mitbeheizt wird. Das kann zur Folge haben, dass sich die in unbeheizten bzw. nur sporadisch beheizten Kellerräumen auch jetzt schon, vor allem im Frühjahr, bestehenden Tauwasserprobleme in Zukunft erheblich verstärken werden.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

269

Es ist auch nicht nachzuvollziehen, warum bei der Kellerdecke ein besserer Wärmeschutz vorgeschrieben ist als bei der Außenwand, obwohl dort ein annähernd doppelt so großes Temperaturgefälle angenommen werden muss [252]. Wird eine Fußbodenheizung in einem bestehenden Gebäude eingebaut und werden die Randbedingungen der EnEV § 8 erfüllt, sind die Anforderungen an den maximalen Wärmedurchgangskoeffizienten Umax = 0,40 W/(m²K) bzw. 0,50 W/(m²K) für das gesamte Bauteil gemäß EnEV Anhang 3 Tabelle 1 Zeilen 5 a und 5 b einzuhalten. Sind die Randbedingungen zur Heranziehung der EnEV bei einer Wandheizung in bestehenden Gebäuden gegeben, gilt für den Einbau in Außenwänden gemäß EnEV Anhang 3 Tabelle 1 Zeilen 1 a und 1 b mit Umax = 0,45 W/(m²K) bzw. 0,35 W/(m²K). Je nach Gebäudekonzeption kann es sein, dass der Wärmeschutz besser ausgeführt wird. Dies ist dann bei der Ausführungsplanung der Flächenheizung zu beachten. Die Auswahl der Dämmung erfolgt unter Berücksichtigung des jeweiligen Wärmedurchgangskoeffizienten aus dem Energiebedarfsausweis. Die WTA (Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege) hat darauf hingewiesen, dass der geforderte U-Wert von ≤ 0,45 W/(m²K) für Fachwerkbau bei neuen Ausfachungen Probleme bereitet bei einer geplanten Maßnahme bei der mindestens 20% der jeweiligen Fassade bzw. des Bauteils instandgesetzt werden. Unter 20% Fassadenanteil gilt die Tabelle 1 nicht, sondern ausschließlich die Forderungen des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2, Tabelle 2 [403]; denn er widerspricht bei einer Innendämmung den Vorgaben des WTA-Merkblattes 8-1-96/D. Es hat sich gezeigt, dass die Innendämmung in ihrer wärmetechnischen Funktionsweise begrenzt werden sollte, da u.a. die Abtrocknung von eingedrungener Feuchte (über die Fuge Gefach/Holz) negativ beeinflusst wird. Dies betrifft besonders feuchtebelastete Fassaden. Weiterhin problematisch ist, dass kapillaraktive Innendämmsysteme (z.B. Wärmedämmputze, Wärmedämmlehme usw.) in den geforderten Angaben nach Tabelle 1 Zeilen 1 a/b nicht materialtechnisch zu erreichen sind. Möglichkeit: Anwendung EnEV § 16 – Ausnahmen! oder § 17 – Befreiung! Eine Härtefallregelung. Vgl. Merkblatt WTA E-8-11-02D. Prüfen, ob beim Fachwerkbau – beim Bilanzverfahren nach EnEV Anhang 1 der Primärenergiebedarf und der spezifische Transmissionswärmeverlust kleiner als das 1,4fache des Neubauwertes ist (EnEV § 8(2)).

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

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Der Nachweis der Dichtheit der Gebäudehülle hat rechtlichen Status erhalten und kann sogar eingeklagt werden. Somit ist erstmals auch in der EnEV der Bezug zur DIN 4108-7 hergestellt und die dort genannten Grenzwerte werden als allgemein anerkannte Regeln der Technik mit in die EnEV aufgenommen [337]. Im Gegensatz zur WSVO’95 gibt es in der EnEV keine Anforderungen an die Fugendurchlässigkeit von Außentüren. Zu Nummer 1 „Anforderungen an außenliegende Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster“ Das Anforderungsniveau zur Fugendurchlässigkeit von Fenstern und Fenstertüren wird gegenüber der Wärmeschutzverordnung materiell nicht verändert. In Tabelle 1 wird lediglich der Bezug zu einer neuen harmonisierten Norm hergestellt: DIN EN 12 207-1 „Fugendurchlässigkeit. Anforderungen – Einteilung. Fenster und Türen“ regelt die Einteilung von Prüfungsergebnissen für Fenster und Türen aus beliebigen Werkstoffen. Als Fugen gelten der Rahmen und seinem angepassten Bauteil, das mit seinen Beschlägen geöffnet werden kann oder zwei Bauteilen, die mit Hilfe ihrer Beschläge geöffnet werden können. Hinsichtlich der Luftdichtheit der Fuge zwischen Blendrahmen und Baukörper gilt EnEV § 8 Abs. 1 Satz 1, d.h. dass bei zu errichtenden Gebäuden die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig abgedichtet ist. In DIN 4108-7 werden Aussagen über die Dichtstoffe gemacht. Die Norm definiert Klasse 1 für 50 m³/(h·m²) Klasse 2 für 27 m³/(h·m²) Klasse 3 für 9 m³/(h·m²) Klasse 4 für 3 m³/(h·m²) Klasse 5 für 1 m³/(h·m²)

bzw. 12,5 m³/(h·m) bzw. 6,75 m³/(h·m) bzw. 2,25 m³/(h·m) bzw. 0,75 m³/(h·m)

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

271

also Fugendurchlässigkeit bezogen auf die Gesamtfläche bzw. Fugenlänge. Als Gesamtfläche des Fensters bzw. der Tür gilt die innere gemessene Fläche, desgl. die innen gemessene Fugenlänge. Bild 3.18 definiert die Klassen in Abhängigkeit von den Druckstufen in Pa. Beim Anwendungsbereich der Norm sind die Bedingungen für die oberen Grenzwerte jeder Klasse bei 100 Pa festgelegt. Die Einteilung des Gebäudes nach Vollgeschossen entspricht den Beanspruchungsgruppen nach DIN 18 055. Der Anzahl der Vollgeschosse des Gebäudes in Tabelle 1 liegen die Überlegungen nach DIN 18 055 Tabelle 2 zugrunde. Danach entspricht ein Prüfdruck bis 150 Pa (300 Pa) einer Windgeschwindigkeit bis 7 m (bis 9 m) und als Richtwert eine Gebäudehöhe bis 8 m (bis 20 m). DIN 18 055 enthält Angaben bis 100 m Gebäudehöhe. Bis zu 2 Vollgeschossen des Gebäudes kann mit einer mittleren Gebäudehöhe bis 8 m gerechnet werden.

Bild 3.18. Fugendurchlässigkeit für Fenster und Türen, Anforderungen nach DIN EN 12 207-1.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Die Euroklasse 2 entspricht etwa einem a-Wert nach DIN 18 055 von 1,45 m³/(m·h·daPan) und die Euroklasse 3 einem a-Wert von ca. 0,5 m³/(m·h·daPan). Die Norm berücksichtigt nicht die Fugendurchlässigkeit zwischen Rahmen und Anschlag! Die Anforderungen an die Fugendurchlasskoeffizienten richten sich an die Fugen (bei Falzen) zwischen Rahmen und Flügeln oder zwischen einzelnen Flügeln bei Fenster, Fenstertüren und Außentüren. Anforderungen an Fugen gelten auch zum Rollladenkasten und in allen seinen Teilen! Andere Lüftungsmöglichkeiten müssen auch nach den genannten Kriterien der Energieeinsparverordnung zulässigen Lüftungseinrichtungen in geschlossenem Zustand den Dichtheitsanforderungen genügen. Wenn, beispielsweise aus Gründen des Schallschutzes, auf das Öffnen von Fenstern verzichtet werden soll, sind auch andere als mechanisch betriebene Lüftungseinrichtungen zulässig [178]. DIN 4108-2 erläutert ergänzend Anforderungen an die Luftdichtheit von Außenbauteilen (Kap. 7). Der aus Messergebnissen abgeleitete Fugendurchlasskoeffizient von Bauteilanschlussfugen (!) muss ≤ 0,1 m³/m·h (daPa2/3) sein. Bei Außentüren muss der Fugendurchlasskoeffizient a ≤ 2,0 m³/m·h (da Pa2/3) sein, da eine Funktionsfuge vorliegt. Vollgeschoss im Sinne EnEV ist das nach den Landesbauordnungen definierte Vollgeschoss oder das Geschoss, das als Vollgeschoss zugelassen ist. Hiermit wird eine Anpassung an die landesrechtlichen Regelungen vorgenommen. Wenn bei Gebäuden besonderer Art und Nutzung, z.B. Betriebsgebäuden, Waren- und Geschäftshäusern, eine Zuordnung nach Vollgeschossen nicht möglich ist, oder die Gebäudehöhe bei weniger als 2 Vollgeschossen mehr als 8 m beträgt, dann ist für die Festlegung der Fugendurchlasskoeffizienten diese Gebäudehöhe als Kriterium heranzuziehen. Die Gebäudehöhe bezieht sich auf die festgelegte Geländeoberfläche [263]. Fenster ohne Öffnungsmöglichkeiten und feste Verglasungen müssen dauerhaft und praktisch luftundurchlässig eingedichtet werden. Wenn diese Anforderung erfüllt ist, entfällt ein Nachweis [263]. Nach DIN EN 12 519 sind Türen und Fenster, die das Äußere vom (Haus-)Innern trennen. Geht man davon aus, dass mit „das Äußere“ die Außenluft gemeint ist, so deckt sich diese Definition mit dem Zweck der vorliegenden Bestimmung in der EnEV. Die Vorgabe max. Fugendurchlasskoeffizienten soll bewirken, dass über die Fugen des Bauteils kein unerwünschter Luftwechsel erfolgt, in der Praxis im Wesentlichen durch Wind verursacht. Von solchen Druckdifferenzen ist bei Türen, die beheizte Räume von geschlossenen, unbeheizten Gebäudeteilen abgrenzen, also

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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z.B. auch unbeheizte Glasvorbauten, unbeheizte Treppen- oder Kellerräume, in der Regel nicht auszugehen. Für klapprige alte Fenster werden selbstklebende Fensterabdichtungen mit unterschiedlichen Querschnitten im Handel angeboten. Diese Bänder und Profile werden an dem inneren Fensterflügelanschlag oder in dem mittleren Falz angebracht. Der äußere Fensterfalz kommt wegen möglicherweise Witterungseinflüsse nicht in Betracht; gleiches gilt für den äußeren Flügel von Doppelfenstern. Die Dichtung muss auf die am Fenster auftretenden Spaltbreiten abgestimmt sein. Aber sie halten nicht ewig und müssen alle paar Jahre erneuert werden. Werden geregelte Außenwanddurchlässe, die im Fensterrahmen eingebaut werden oder in einem mit dem Rahmen verbundenen Bauteil untergebracht sind, so sind sie nicht der Funktionsfuge zuzuordnen. Dementsprechend sind sie in die Prüfung der Fugendurchlässigkeit nach DIN EN 1026 „Fenster und Türen; Luftdurchlässigkeit; Prüfverfahren“ sowie DIN EN 12 207 nicht zu berücksichtigen. Während der Prüfung sind sie nach DIN EN 1026 deshalb i.A. abzukleben. Geregelte Außenwanddurchlässe unter Verwendung einer geregelten Führungsgröße – auch im Fensterrahmen – gelten als Lüftungseinrichtung im Sinne der EnEV Anhang 4 Nr. 3 Satz 4 und unterliegen nicht den Anforderungen nach EnEV Anhang 4 Tabelle 1 [404]. Aus der Forderung „Alles dicht zugeklebt und ausgeschäumt“ resultieren in den nächsten Jahren mit Sicherheit viele sichtbare Schäden, denn auch richtiges Lüften muss gelernt sein: Stockflecken, Schimmelpilze, schwarze Ecken. Was sich als wesentlich gefährlicher entwickeln könnte ist der Trend, Neubauten mit Kaminöfen, Beistellöfen usw. auszustatten. Hier ist zu beachten, dass für raumluftabhängige Feuerstätten mit festen Brennstoffen die gleichen Richtlinien wie für gasbefeuerte (4 m³ Rauminhalt/kW Heizleistung, vgl. TRGI Kap. 5.4, 5.5.1 und 5.5.2). Wer öffnet jedoch beim Anblick eines knisternden Holzfeuers (hinter selbstschließenden Glastüren) ein Fenster zur Verbrennungsluft-Versorgung oder hat in seinem „dichten Haus“ spezielle Öffnungen ins Freie? Hierüber sollten sich die Verantwortlichen der Gebäudetechnik Gedanken machen, bevor Schadensfälle bzw. CO2-vergiftete Personen zu beklagen sind.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Zu Nummer 2 „Nachweis der Dichtheit des gesamten Gebäudes“ Sofern eine Überprüfung der Dichtheit des gesamten Gebäudes erfolgt, soll dies – wie bisher – auch künftig unter Einhaltung gewisser Randbedingungen geschehen. Die Prüfung ist in der EnEV nicht zwingend vorgeschrieben! Inzwischen stehen Prüfverfahren zur Verfügung, die es ermöglichen, die Dichtheit des Gebäudes (bei Mehrfamilienhäusern oder Bürohochhäusern ggf. etagenweise) zu bestimmen. Das verwendete „Blowerdoor-Verfahren“ ist international genormt und ist durch eine europäische Norm ergänzt worden. Die Einteilung in die Anforderungsklassen in Tabelle 1 beruht auf nationalen und internationalen Erfahrungswerten und sind auf die DIN V 4108-7 „Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen“ abgestützt. Kabel, Kanäle, Rohrleitungen müssen zur Einhaltung des Zieles durch die „dichte“ Gebäudehülle geführt werden. Mit dieser – freiwilligen – Möglichkeit der Überprüfung der Dichtheit eines Gebäudes ist der Verordnungsgeber von dem Weg abgewichen, die in der EnEV verlangten Energieeinsparmaßnahmen beim Gebäudewärmeschutz und der Anlagentechnik nur anhand der Planungsdaten rechnerisch nachzuweisen. Nunmehr wird eine Überprüfung der Ausführung verlangt. Die Durchführung einer Dichtheitsmessung ist in DIN EN 13 829 geregelt; da die Norm nur die Prüfung regelt, definiert die EnEV Anhang 4 die Grenzwerte des Luftwechsels. DIN V 4108-7 wurde im November 1996 veröffentlicht. Im Bundesanzeiger Nr. 142 S. 10 885 vom 31.07.1998 wurde die DIN V 4108-7, als allgemein anerkannte Regel der Technik zur WSVO’95 bekannt gemacht und der Grenzwert für Gebäude mit raumlufttechnische Anlagen von n50 = 1,0 h-1 um den Toleranzfaktor 0,5 h-1 erhöht. Umrechnung der Werte auf die beheizte Nettogrundfläche NBV nach DIN 277 n50 = 3,0 h-1 ergibt NBV50 = 7,50 m³/m²h n50 = 1,5 h-1 ergibt NBV50 = 3,75 m³/m²h

Die Dauerhaftigkeit der Luftdichtheit kann mit der Nachweismessung nicht beurteilt werden! DIN EN 13 829 definiert − den volumenbezogenen Leckagestrom über der Gebäudehülle, dividiert durch das Innenvolumen des Gebäudes, − die Luftdurchlässigkeit als Leckagestrom über die Gebäudehülle, dividiert durch die Hüllfläche sowie − den nettogrundflächenbezogenen Leckagestrom über die Gebäudehülle, dividiert durch die Nettogrundfläche.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

275

In jedem Fall ist nach der Norm „eine Druckdifferenz von 50 Pa üblich“. Dies entspricht dem Winddruck einer senkrecht angeströmten Fläche bei einer Windgeschwindigkeit von ca. 9 m/s entspr. 30 km/h, Windstärke 5, eine Windstärke, bei der sich große Äste und kleinere Bäume im Winde wiegen. Der Anhang A der Norm DIN EN 13 829 beschreibt die Ausrüstung zur Druckerzeugung in Gebäuden und u.a. unter A3 des „Blowerdoor-Verfahren“, das eine in vielen Ländern anerkannte Anlage ist, um Luftdurchlässigkeitsmessungen an der Gebäudehülle durchzuführen. Die Anlage enthält eine Einrichtung zum Türeinbau des Gebläses, die so verstellbar ist, dass sie in übliche Türöffnungen passt. Einzelheiten zu den Geräten, dem Messverfahren und der Auswertung vgl. Bild 3.19 und Abschnitt 7 dieses Kommentars.

Bild 3.19. Untersuchung mit der BLOWER-DOOR.

Die Messung der Dichtheit wird auf das beheizte Luftvolumen bezogen, das nach EnEV Anhang 1 Nr. 2.4 zu berechnen ist, vereinfacht: V = 0,76 · Ve V = 0,80 · Ve

bei Gebäuden bis zu 3 Vollgeschossen in den übrigen Fällen

Zu beachten ist, dass Ve das beheizte Gebäudevolumen, ermittelt aus der wärmeübertragenden Umfassungsfläche A, ist! Die Genauigkeit der Messung hängt stark von der Genauigkeit der Gebäudevolumenangabe ab. Bei der Angabe des Gebäudevolumens sollte stets hinzugefügt werden, welche Gebäudebereiche in dem angegebenen Volumen angesetzt und wie dieses Volumen bestimmt wurde. Zur Ermittlung des beheizten Luftvolumens sollte eine bereits bekannte Bezugsgröße eingesetzt werden, die Nettogrundfläche als Summe aller Nutz-, Verkehrsund Funktionsflächen abzüglich unbeheizter Dach- und Kellerräume, Ga-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

ragen, Wintergärten, Anbauten u. dgl. (vgl. Bild 3.20) und ist im Bauantrag bereits enthalten. Ihre Ermittlung ist durch DIN 277-1 „Grundflächen und Rauminhalte von Bauwerken im Hochbau“ festgelegt. Um für diese Messung ungerechte Beurteilungen zu verhindern, darf die zugrundegelegte Kenngröße keine ungewünschten Abhängigkeiten aufweisen.

Bild 3.20. Beispiele für die Ermittlung der Luftvolumen [343], die Schattierungen hervorgehoben, bleiben unberücksichtigt. rechts: Aufteilung des stark schematisiert dargestellten Mehrzweckbaus; die Etagen „EG“ und „1. OG“ sind jeweils in zwei getrennte Bereiche geteilt. Die getrennt gemessenen Volumina „Keller“ sowie „Dachgeschoss“ sind hervorgehoben. links: Aufteilung des stark schematisch dargestellten Einfamiliehauses; Skizze mit Hervorhebung der Volumina „Keller“ und „Abseite, Spitzboden“.

Das Volumen von Möbeln wird nicht abgezogen (DIN EN 13 829, Ziffer 6.1.1). Die Blower-Door-Meßsysteme beschränken sich auf kleine Gebäude, für eine Überprüfung der Dichtheit größerer Gebäude, besonders von Büro-, Verwaltungsgebäude, Krankenhäusern ist das Verfahren nicht ausgelegt. Eine stichprobenartige Überprüfung erscheint praktikabel, ist aber in der EnEV nicht geregelt. Zur Luftdichtheitsprüfung gehört auch, dass der Blower-Door-Test in den Bauzeitenplan aufgenommen wird und so gelegt ist, dass das Gebäude zum Testzeitpunkt dicht ist, aber die Luftdichtungsebene noch sinnvoll geprüft und ggf. nachgebessert werden kann. Mit der Leckagestrommessung ab 35 m³/h und einer Förderleistung bis 8000 m³/h ist die Blower-Door vom Passivhaus bis zum Verwaltungsge-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

277

bäude einsetzbar – und natürlich erst recht für den Dichtheitsnachweis im Ein- und Mehrfamilienwohnhaus nach der EnEV. Bei größeren Gebäuden werden mehrere Personen für die Messung benötigt und auf der Baustelle werden umfangreiche Vorbereitungen für die Gebäudepräparation und Personenorganisation getroffen. Die Messung muss umfassend geplant werden. Bei großen Gebäuden haben scheinbare Kleinigkeiten eine große Auswirkung, z.B. muss abgeklärt sein, ob Griffe an den Fenstern und Türen sind und ob Oberlichter mit funktionsfähigen Schließeinrichtungen versehen sind. Der Aufwand für das Abgehen des gesamten Gebäudes und das Schließen der Fenster ist zu kalkulieren. Ähnlich verhält es sich bei großen Lüftungsanlagen, hier muss mit dem Lüftungstechniker abgesprochen werden, wie diese zu verschließen ist bzw. dass er die Anlage auch verschließt. Ein Augenmerk muss auch auf die Beschaffenheit von Strom gelegt werden, da leicht Strecken von 100 m und mehr zum nächsten Verteilkasten zusammen kommen und fehlende Kabellängen nur zeitaufwendig organisiert werden können. Als große Gebäude sind in der DIN EN 13 829 Gebäude mit einem Volumen größer 4000 m³ definiert. Nach der Norm genügt es eine Gebäudedruckdifferenz von 25 Pa aufzubauen. Dies ist meist nur mit 2 oder mehr Ventilatoren zu erreichen. Es ist darauf zu achten, dass die Propellerblätter die richtige Drehrichtung haben. Am besten geht dies, wenn man die Ventilatoren nacheinander freigibt, d.h. den ersten regelt man z.B. auf 40 Pa Gebläsedruck ein, der zweite wird bei aufgesetzter Verschlusskappe angefahren und dabei die Verschlusskappe langsam heruntergezogen. So verfährt man dann bei allen weiteren Ventilatoren. Durch weiteres relativ gleichmäßiges Erhöhen der Drehzahl wird der gewünschte Gebäudedifferenzdruck angesteuert. DIN V 4108-7 gibt Hinweise auf die Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen sowie Planungsempfehlungen. Unter Ziffer 4.4 „Nachweis an die Luftdichtheit“ heißt es: „Werden Messungen der Luftdichtheit von Gebäuden oder Gebäudeteilen durchgeführt, so darf der nach DIN EN 13 829, Verfahren A, gemessene Luftvolumenstrom bei einer Druckdifferenz zwischen innen und außen von 50 Pa ein Wert von n50 = 1,5 h-1 bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen (auch einfache Abluftanlagen) bzw. n50 = 3 h-1 bei Gebäuden ohne Raumlufttechnische Anlagen nicht überschritten werden. – Die Einhaltung der Anforderungen an die Luftdichtheit schließt lokale Fehlstellen, die zu Feuchteschäden infolge von Konvektion führen können, nicht aus“. Die Norm ergänzt die Angaben mit Bezug auf die Netto-Grundfläche: mit Raumlufttechnischen Anlagen 3,9 m³/(m²h) ohne Raumlufttechnische Anlagen 7,8 m³/(m²h)

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

d.h. unter Zugrundelegung einer lichten Raumhöhe von max. 2,6 m. Der Anhang A in DIN EN 13 829 beschreibt die Ausrüstung zur Druckerzeugung in Gebäuden: − Gebläse mit Luftkanal − Blower-door − Ventilatoren gebäudeeigener Lüftungs-, Klima- oder Luftheizungsanlagen. Bei Nichteinhaltung der bei der Bauantragsstellung zugrundegelegten Luftdichtheit ist nachzubessern, ähnlich wie dies z.B. auch bei brandschutztechnischen Belangen der Fall ist. Grundsätzlich darf jeder den EnEV-Dichtheitsnachweis führen. Um in der Praxis unvollständige, nicht normgerechte sowie fehler- bzw. lückenhafte Angaben über Messungen zu vermeiden, sollten die Nachweismessungen jedoch von Personen durchgeführt werden, sie eine entsprechende Qualifikation nachweisen können. Die Forderungen in der EnEV Anhang 4 Abs. 1 an die Fugendurchlässigkeit (aF) bei Fensterkonstruktion u.ä. gewährleistet kaum die erforderliche Luftzufuhr von Außenluft für den Luftwechsel, wie ein Vergleich zeigt [399]: − Gebäude bis zu zwei Vollgeschossen: • WSVO’95, aF ≤ 2,0 m³/(h·m·(10 Pa)n) • EnEV, aF < 1,45 m³/(h·m·(100 Pa)n) − Gebäude mit mehr als zwei Vollgeschossen: • WSVO’95, aF ≤ 1,0 m³/(h·m·(10 Pa)n) • EnEV, aF < 0,485 m³/(h·m·(100 Pa)n) Zur Gewährleistung des Mindestaußenvolumenstroms ist es deshalb nötig, diesen − über Außenluftdurchlasselemente mit den in der DIN 1946-4 genannten konstruktiven und regelungstechnischen Forderungen oder − über ein „wohldosiertes Öffnen“ der Fenster durch den Nutzer oder − über eine Raumlufttechnische Anlage (kontrollierte Wohnungslüftung einschließlich Wärmerückgewinnung) sicher zu stellen. Das Öffnen der Fenster setzt ein verantwortungsvolles handeln der Nutzer voraus; dies ist in der Praxis kaum gegeben, da einerseits dem Nutzer nicht vorgeschrieben werden kann, wann und mit welcher

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Dauer der Nutzer zu lüften hat und andererseits durch die geforderten bautechnischen Maßnahmen der EnEV das Fenster nicht mehr das kritische Bauelement im Raum ist, an dem „sichtbar“ z.B. Kondensationserscheinungen zu bemerken sind. Diese sind ein „optisches“ Zeichen, dass die Luftfeuchtigkeit im Raum zu hoch ist und dass gelüftet werden muss [399]. Denkbar wäre auch, dass ein Umkehrschluss in der Rechtssprechung bei der Beurteilung von Schadensfällen möglich ist. Dies bedeutet, dass DIN 1946-4 einzuhalten ist und durch den Planer (Architekt) die erforderliche Fugendurchlässigkeit am Fenster vorgegeben werden muss und planerisch zu gewährleisten ist, um den in der Norm genannten Mindestaußenluftanteil sicher zu stellen. Vgl. Kap. 7 mit dem dort genannten Rechenverfahren zur Überprüfung [399]. Fazit: Bei der Anwendung der EnEV muss darauf geachtet werden, dass der hygienisch erforderliche Mindestaußenluftwechsel entsprechend DIN 1946-4 unabhängig von den Forderungen an die Dichtheit gewährleistet wird [399]. Die Grenzwerte sind bei Gebäuden mit Raumlufttechnischen Anlagen schärfer, da mit diesen Geräten und Anlagen im Gebäude Über- und Unterdruck erzeugt wird und damit im Bereich von Leckagestellen ein vermehrter Lüftungswärmeverlust auftritt.

Zu Nummer 3 „Anforderungen an Lüftungseinrichtungen“ Nummer 3 stellt sicher, dass neben den Dichtheitsanforderungen im Interesse der Gesundheit und Beheizung (notwendige Verbrennungsluft) auch eine ausreichende Lufterneuerung erfolgen kann. Sofern dazu Lüftungseinrichtungen eingesetzt werden, sollen diese allerdings entsprechend den dargelegten Mindestanforderungen geplant und ausgeführt werden. Unter „leicht regulierbar“ ist „fein abgestuft“ zu verstehen. Werden Außenluftdurchlasselemente verwendet, kann ebenso durch eine selbsttätige Regelung über eine geeignete Führungsgröße (z.B. Feuchte-, Temperaturregelung) den Anforderungen entsprochen werden. Als leicht regulierbare Lüftungseinrichtungen gelten z.B. Außenwandlüfter, Dachaufsatzlüfter, Lüftungsschlitze bei Fenstern, Lüftungseinrichtungen in Küchen und Bädern. Verbrennungsluftöffnungen, die z.B. nach der Feuerungsverordnung gefordert werden, bleiben von den Anforderungen in Nr. 3 unberührt. Diese Lüftungseinrichtungen sind nicht mechanisch angetrieben! Bei unzurei-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

chenden Lüftungsmöglichkeiten (kleine Fensterflächenanteile im Verhältnis zum auszutauschenden Raumvolumen, feste Verglasung, Luftbedarf bei Feuerstätten und dergleichen) empfehlen sich besonders Lüftungseinrichtungen, die aus energetischen Gründen nur zulässig sind, wenn sie Kriterien genügen: Sie werden hinsichtlich der Dichtheitsanforderungen im geschlossenen Zustand, wie Fenster und Fenstertüren, behandelt. Sie können auch als integrale Bestandteile der Fenster (Lüftungsgitter, Lüftungsschlitze) eingebaut werden [263]. Für die Dichtheit der Gebäudehülle nach [263]: − bei Abluftanlagen: Luftdurchlässigkeit (Prüfung bei 50 Pa) ≤ 3 h-1, besser < 2 h-1. Die Anlagen sollten in kleinen überschaubaren Nutzungseinheiten eingesetzt werden. − bei Zu- und Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung: Erforderlich ist eine „sehr dichte“ Bauausführung; die Luftdurchlässigkeit (Prüfung bei 50 Pa) sollte < 1 h-1 betragen. Die vorgegebenen Anforderungen an die Dichtheit der Lüftungseinrichtungen sollten durch Herstellerunterlagen belegt werden. Bei Gebäuden mit einer Raumlufttechnischen Anlage wird der Dichtheits-Nachweis zum Standard werden, da zum einen in der Praxis ein Planer kaum hochwertige Techniken einsetzen wird, ohne diese im Energiebedarfsausweis zu berücksichtigen und zum anderen nur ein dichtes Gebäude die Funktionalität der Anlage gewährleistet. Die Lüftungs- und Klimatechnik muss gemeinsam mit der Kältetechnik Lösungen erarbeiten, bei denen zur Bereitstellung der Luftentfeuchtung und der Temperaturabsenkung regenerative Energiequellen, z.B. Solarenergie, zumindest in gewissem Umfang, in der Energieeinsparverordnung genutzt werden können. Nur wenn man heute beginnt, Erfahrungen auf diesem Gebiet zu sammeln, wird man in der Lage sein, die Möglichkeiten und Grenzen neuer Systeme bei den Vorbereitungen der nächsten Energieeinsparverordnung sachkompetent diskutieren zu können. Verschiedene Bauformen dieser Techniken, vorwiegend auf dem Gebiet der sorptiven Trocknung, sind in der Entwicklung und gehen in die Erprobungsphase. Es ist zu hoffen, dass die Lüftungs- und Klimaindustrie diese Anstrengung positiv begleitet, weil diese Forderungen noch nicht in der jetzt in Kraft getretenen Verordnung enthalten sind [158]. Zu beachten ist, dass im Absatz 3 ausgeführt wird, dass, wenn andere Rechtsvorschriften an die Lüftung gestellt werden, diese gelten. Für Wohnungen ist dies DIN 1946-6 „Lüftung von Wohnungen. Anforderungen, Ausführungen, Prüfung. (VDI-Lüftungsregeln)“. Die Norm regelt sowohl

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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für die freie als auch mechanische Lüftung von Wohnungen den erforderlichen Mindestaußenluftanteil bzw. Mindestaußenluftvolumenstrom. Diese Norm galt bereits während der Geltungsdauer der WSVO`95, wurde aber leider nicht oder kaum beachtet oder berücksichtigt [399]. Wird Technik (Lüfter, Kanäle, Luftbehandlungseinrichtungen usw.) bei Lüftungs-/Klimaanlagen für wesentlich größere Luftwechsel eingesetzt als im Nachweis vorgegeben ist (Anlagenstandardluftwechsel 0,4 h-1) ist es nicht möglich, die Verluste und die Hilfsenergie solcher Einrichtungen sachgerecht zu bestimmen. Der Nachweis ist dann zu führen wie für ein Gebäude ohne Raumlufttechnische Anlagen. Die EnEV Anlage 4 spricht von einer „Luftwechselrate“, der Begriff ist unsauber, nach DIN 1946-1 „Raumlufttechnik – Terminologie. (VDILüftungsregeln)“ gibt es nur einen „Luftwechsel“.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Die immer besser werdende Wärmedämmung der Gebäude macht es notwendig, Rohrleitungswärmeverluste weitestgehend einzuschränken. Die Tabelle enthält Mindestanforderungen an Wärmeschutz von Rohrleitungen und Armaturen. Das schließt nicht aus, dass zwischen den Vertragspartnern – Kunde und Installateur / Planer – größere Dämmdicken vereinbart werden. Auskühlverluste haben, ähnlich wie das tropfende Zapfventil – 1 Tropfen je Sekunde ergeben ca. 7000 Liter im Jahr! – einen geradezu hinterhältig zu nennenden Charakter. Sie sind bei Anlagen im Gebäudebestand die Hauptursache der Anlagenverluste und des geringen Nutzungsgrades. Typische Wärmeverluste ursprünglicher Rohrleitungen ungedämmt liegen zwischen 0,4 und 1,4 W/(mK). Betrachtet man den Einfluss der Dämmstoffdicke auf den Wärmedurchgangskoeffizienten bei einem üblichen Heizungsrohr (DN 25, Heizwassertemperatur 50°C, Umgebungstemperatur ≈ 10°C, λ = 0,035 W/(mK) des Dämmstoffes) so beträgt der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient des ungedämmten Rohres Ul = 1,4 W/(mK) und sinkt bis zum Erreichen der Anforderung nach der EnEV um etwa 85% auf 0,2 W/(mK) bei einer Dämmstoffdicke von 30 mm. Der jährliche Brennstoffbedarf in Liter Heizöl zur Abdeckung von Wärmeverlusten im Rohrnetz bei 75°C beträgt − bei einem Absperrschieber DN 25, • nicht gedämmt 65 Liter, • gedämmt 10 Liter, − bei 1 m Rohr DN 25, • nicht gedämmt 70 Liter, • gedämmt 10 Liter. Danach würde eine nicht gedämmte Rohrstrecke von 6 m Länge mit Pumpe und 2 Schiebern 550 Liter Heizölverlust bewirken, optimal gedämmt 80 Liter. Besondere Beachtung verdienen in diesem Zusammenhang besonders Warmwasser-Zirkulationsleitungen, aber auch Kessel / SpeicherVerbindungsleitungen usw. Die weitgehend aus der Heizungsanlagen-Verordnung übernommenen Anforderungen der Tabelle 1 wurden im Lichte der Erfahrungen aus der praktischen Anwendung redaktionell überarbeitet und die Tabelle 1 entsprechend neu gestaltet. Die redaktionellen Änderungen dienen der Klarstellung. Die Tabelle berücksichtigt 15% Zusatzverluste für Aufhängungen, und wurde berechnet nach der Richtlinie VDI 2055 „Wärme- und Kälteschutz für betriebs- und haustechnische Anlagen“, 1994. Die Dämmschichtanforderungen gelten auch für Armaturen.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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Zeile 1: Warmwasserleitungen bis zu einem Innendurchmesser 22 mm in beheizten Räumen ohne Zirkulation und Begleitheizung können ungedämmt verlegt werden. Zeile 6: Unter den hier zitierten Bauteilen wird z.B. verstanden: Schacht oder Wand zwischen zwei Wohnungen. Absperrbare Heizungsrohrleitungen im Einfamilienhaus sind von allen Dämmforderungen befreit. Eine wesentliche Veränderung in der EnEV ist, dass nicht mehr von einem Wärmeverlust, sondern von der Wärmeabgabe bei Rohrleitungen im Titel der Tabelle 1 gesprochen wird. Dies bedeutet, dass bei frei verlegten Rohrleitungen durch andere Nutzerbereiche in jedem Fall eine Wärmedämmung angeordnet werden muss! Rohrleitungen innerhalb beheizter Räume, deren Wärmeabgabe von den Nutzern (z.B. durch Thermostatventile) beeinflussbar ist, können – wie bisher – ungedämmt verlegt werden; hierzu zählen insbesondere auf der Wand verlegte Heizkörperanschlussrohre. Dasselbe gilt für Leitungen in Bauteilen zwischen beheizten Räumen; sie dürfen ungedämmt bleiben, wenn diese zu ein- und derselben Nutzungseinheit gehören, da vermehrte Wärmeverluste ausgeschlossen werden können. Gleiches gilt auch für die Warmwasserleitungen des Trinkwassersystems. Die Ermittlung der Wärmeleitgruppe erfolgt nach der Richtlinie VDI 2055 bei einer mittleren Temperatur von 40°C. Beim Vergleich von Dämmstoffen ist auf die Angabe der Wärmeleitgruppe bei dieser Mitteltemperatur zu achten; Umrechnungen enthält Bild 3.21. Dagegen müssen Rohrleitungen, die künftig in Bauteilen zwischen beheizten Räumen mehrerer Nutzer verlegt werden, grundsätzlich gedämmt werden. Damit wird die für mindestens einen Nutzer unkontrollierbare Wärmeabgabe begrenzt, die gerade bei hoch wärmegedämmten Gebäuden über ein erträgliches Maß hinausgehen und zu einem energetisch ungünstigen Lüftungsverhalten führen kann. Die Mindestdämmschichtdicke wurde bislang gemäß der Heizungsanlagen-Verordnung auf die jeweilige, durch Normung festgelegte Nennweite DN bezogen. Bei Rohrleitungen, deren Nennweite nicht durch Normung bestimmt war, musste bisher anstelle der Nennweite der Außendurchmesser eingesetzt werden. Andere Rohre sind handelsüblich nach Innendurchmesser / Wanddicke definiert. Dadurch ergaben sich bei dickwandigen Kunststoffrohren, die nicht genormt sind, größere und damit teurere Dämmschichten als bei dünnwandigen Rohren aus Kupfer oder Stahl. Zudem konnten die erhöhten Gesamtdurchmesser derart gedämmter Kunststoffrohre zu vergleichsweise aufwendigen Bauteilanforderungen führen. Diese Neuorientierung der Bezugsgröße ist somit bei der Verwendung von

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Kunststoffrohren mit dicken Wandungen von Vorteil. Die bisherigen Anforderungen wurden von der Europäischen Kommission als Handelshemmnisse für Hersteller von Kunststoffrohren gerügt. Diesen Erkenntnissen wird im vorliegenden Entwurf dadurch Rechnung getragen, dass sich die Mindestdämmschichtdicken künftig auf die jeweiligen Innendurchmesser beziehen und durch die Öffnungsklausel in Nummer 3 überdies die Möglichkeit geschaffen ist, die Dicke der außen anzubringenden Dämmschicht durch Berücksichtigung der Dämmwirkung auch der Rohrwand zu verringern. Darüber hinaus sind die Anforderungen so gestellt, dass auch andere Ausführungen als der üblicherweise konzentrische Aufbau der Rohrdämmung zulässig sind, wenn z.B. mit einer verstärkten Dämmung zur Kaltseite hin insgesamt die gleiche Dämmwirkung wie bei einer konzentrischen Ausführung erreicht werden kann. Außerdem ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass in EnEV § 15 Abs. 2 die mit den europäischen Partnern abgestimmte Gleichwertigkeitsklausel in die Verordnung aufgenommen worden ist. Darüber hinaus darf bei Vorliegen eines rechnerischen Nachweises durch den Rohrhersteller die Dämmwirkung der Rohrwandung in die Festlegung der Gesamtdämmdicke einbezogen werden. Die Mindestdicke der Dämmschicht ist nach Tabelle 1 auf die Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/(mK) bezogen. Für eine andere Wärmeleitfähigkeit ist der Tabellenwert umzurechnen, Bild 3.21 nach den Angaben in der bisherigen 5. Heizungsanlagenverordnung 1998, z.B. für ein Kupferrohr 22 x 1 mm, Innendurchmesser 20 mm, λ = 0,035 W/(mK) s = 20 mm λ = 0,040 W/(mK) s = 26 mm λ = 0,025 W/(mK) s = 12 mm Welche Größenordnung Wärmeverluste gedämmter Rohrleitungen einer Heizungsanlage bezogen auf die Nutzfläche AN haben, zeigt folgende Beispielberechnung: Einfamilienhaus, AN = 140 m², Leitungslänge 10 m/HK, 14 HK, 60 m Rohrleitung durch einen unbeheizten Keller Um ≈ 0,2 W/(m²K), mittlere Medientemperatur 46°C, Umgebungstemperatur 13°C, ergibt Verlustwärmemenge von 12,7 kWh/(m²a).

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

q W =

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π ⋅ (ϑ W − ϑ L ) 1 1 D ⋅ ln + 2⋅λD da αa ⋅ D

hierin bedeuten: spezifischer Wärmeverlust einer gedämmten Rohrleitung in W/m q W ϑW - ϑL mittlere Übertemperatur zwischen dem erwärmten Trinkwasser in der Leitung ϑW und der Umgebungsluft ϑL λD Wärmeleitfähigkeit der Dämmung (nach HeizAnlV λD = 0,035 W/(mK)) D Außendurchmesser des gedämmten Rohres in m Außendurchmesser des ungedämmten Rohres in m da αa äußerer Wärmeübergangskoeffizient (bei normalen Umgebungseinflüssen αa ≈ 10 W/(m²K) Bild 3.21. Umrechnung der Mindestdicken einer Dämmschicht für Rohrleitungen nach der EnEV Anhang 5 Tabelle 1 für andere Wärmeleitfähigkeiten entsprechend den Angaben in der bisherigen 5. Heizungsanlagenverordnung 1995.

Nach Nr. 3 darf bei Rohrleitungen, bei denen durch Prüfzeugnisse belegt werden kann, dass das Leitungsmaterial selbst zu einer verminderten Wärmeabgabe führt, die nach Tabelle 1 erforderliche Dämmstoffdicke um den Betrag der Dämmwirkung vermindert werden. Richtwerte für Mindestdämmschichtdicken für Trinkwasserleitungen enthält auch DIN 1988-2 Tabelle 9. Einfach handhabbare Dämmschalen für die Leitungsdämmung sind kostengünstig in jedem Baumarkt zu erhalten. Die Anbringung ist sehr leicht. Bei Verlegen durch Handwerker ist bei typischen Rohrleitungsdicken von Wohnungen mit Investitionskosten von 6 bis 8 Euro/m Rohrlänge zu rechnen. Für typische Fälle ergeben sich für wärmeführende Rohrleitungen (Heizung, Warmwasser) und deren nachträgliche Wärmedämmung Kosten für

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

die eingesparte Kilowattstunde zwischen 0,5 und 2 Eurocent, wenn die Rohrleitung außerhalb beheizter Räume verläuft. Eine Dämmung ist dann in jedem Fall wirtschaftlich. Warmwasser führende Rohrleitungen können auch dann wirtschaftlich nachträglich gedämmt werden, wenn sie innerhalb beheizter Räume verlaufen und mit vertretbarem Aufwand zugänglich sind, sofern die Wärmeabgabe dieser Rohrleitungen nicht Heizleitungen in beheizten Räumen sind. Das EnEG bietet keine Rechtsgrundlage für eine Anforderung zur nachträglichen Dämmung von Heizleitungen, die in beheizten Räumen verlegt sind. Die Kosten der eingesparten Kilowattstunde liegen bei Rohrleitungen in beheizten Räumen immer noch unter 2 Eurocent/kWh. Neben der ohnehin selbstverständlich guten Wärmedämmung der Rohrleitungen sollten lange Wege durch unbeheizte Räume vermieden werden. Einrohrsysteme sind daher weniger geeignet, da bei diesem System Heizwasserrohre durch Räume geführt werden, die entweder nicht beheizt werden müssen, oder bei denen durch Fremdwärmegewinn keine Heizung erforderlich ist – eine unerwünschte Wärmeabgabe über die Rohrleitung wäre die Folge. Rohrleitungen sollten bevorzugt an den Innenwänden oder über den Fußböden verlegt werden. – Bei guten Fenstern mit geringen Wärmedurchgangskoeffizienten ist es auch nicht unbedingt erforderlich, die Heizflächen unter den Fenstern anzuordnen. Vorteilhaft für minimale Verteilungsverluste im Rohrleitungssystem sind zentral angeordnete Aufstellungsräume für den Heizkessel [191]. Ein erhöhtes Dämmniveau mit doppelter Dämmschichtdicke bewirkt nur bei Rohrleitungen, die sich nicht in beheizten Bereichen befinden, eine nennenswerte Reduzierung der Verluste. Die Amortisationszeit für die Mehrkosten liegt bei ca. 15 Jahren. Ein erhöhtes Dämmniveau bei im beheizten Bereich verlegten Rohrleitungen ist wirtschaftlich nicht sinnvoll. Die Zusatzkosten können nicht innerhalb der Nutzungszeit des Systems wiedererwirtschaftet werden. Die Entscheidung, wann Rohrleitungen als „innerhalb“ oder „außerhalb“ des beheizten Bereiches anzusehen sind, bereitet in der Praxis Probleme. Die Rohre liegen oft in Grenzschichten beider Bereiche. Rohrleitungen sind beim rechnerischen Nachweis nach DIN V 4701-10 als „innenliegend“ zu bewerten, wenn sie sich innerhalb der Systemgrenzen für die wärmeübertragende Umfassungsfläche befinden; die wärmeübertragende Umfassungsfläche wird aus den Außenmaßen ermittelt. Das bedeutet, dass Rohrleitungen, die an irgendeiner Stelle innerhalb eines Außenbauteils verlegt sind, dem beheizten Bereich zugeordnet werden. Es spielt also keine Rolle, ob die abgegebene Wärme dem beheizten Bereich wirklich

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

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zugute kommt vgl. Bild 3.22 (a und b). In der Bilanz nach DIN V 4701-10 wird in beiden Fällen so gerechnet, als ob die Abwärme der Rohre zur Heizung der Räume beiträgt.

Bild 3.22. Definition von „innenliegenden" Rohrleitungen.

Für Warmwasserleitungen, die in den Zirkulationskreislauf einbezogen oder mit einer Begleitheizung ausgestattet sind, müssen nach der Tabelle 1 in den Zeilen 1 bis 4 mit der dort angegebenen Mindestdicke der Dämmschicht gedämmt werden. Absperrbare Heizungsrohrleitungen im Einfamilienwohnhaus sind von allen Dämmanforderungen befreit. Gemäß Zeile 5 ist eine halbierte Dämmschichtdicke nur bei Leitungen in Wand- und Deckenaussparungen, im Kreuzungsbereich von Leitungen und an Leitungsverbindungsstellen bei zentralen Leitungsnetzverteilern zulässig. Die in Zeile 6 angegebene halbierte Dämmschichtdicke ist nicht anzuwenden für Warmwasserleitungen und Zirkulationsleitungen, die in den Zirkulationskreislauf eingebunden oder mit einer Begleitheizung versehen sind. Dies gilt ebenso für die Zeile 7 genannten Leitungen im Fußbodenaufbau. Diese Festlegung steht auch in Übereinstimmung mit dem DVGWArbeitsblatt W 551 „Verminderung des Legionellenwachstums“ und dem DVGW-Arbeitsblatt W 553 „Bemessung von Zirkulationsleitungen“. Aus gesundheitlichen und hygienischen Gründen ist in zirkulierenden Warmwasserleitungen keine Abkühlung von mehr als 5 K zulässig. Aus diesem Grund sind auch im DVGW-Arbeitsblatt W 553 Mindestdämmschichten vorgeschrieben, die den Anforderungen der EnEV Anlage 5 Tabelle 1 Zeilen 1 bis 4 entsprechen. Geringere Anforderungen an die Mindestdämmdicken sind aus den vorgenannten Gründen nicht zulässig. Bei Warmwasserleitungen in Wohnungen bis zum Innendurchmesser 22 mm, die weder in den Zirkulationskreislauf einbezogen, noch mit elektrischer Begleitheizung ausgestattet sind, werden keine Anforderungen an die Mindestdicke der Dämmschicht gestellt. Welche Leitungsbereiche dies sein können, ist im DVGW-Arbeitsblatt W 551 festgelegt (Leitungsabschnitt mit max. 3 Liter Wasserinhalt). Diese Warmwasserleitungen benötigen aufgrund der EnEV und der DVGW-Arbeitsblätter W 551 und W 553 zwar keine

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Wärmedämmung, jedoch können Umhüllungen der Rohrleitungen aus anderen Gründen z.B. Korrosionsschutz oder Schallschutz notwendig sein. Die nachträgliche Wärmedämmung von Wärmeverteilungsanlagen warmer Medien in unbeheizten Räumen ist selbst unter ungünstigsten Umständen wirtschaftlich. Die Dämmschichtdicken sollten bei Rohrleitungen ≤ DN 100 mindestens gleich der Nennweite DN sein. Empfehlenswert ist eine darüber hinausgehende Dämmung mit 2 DN. Die Wärmeabgabe der Rohrleitungen verschlechtern den Nutzungsgrad zentraler Warmwasserversorgungsanlagen beträchtlich. Generell soll auf die Vermeidung unnötiger Rohrlängen hingewirkt werden. Im Gegensatz zu anderen Maßnahmen (Dämmung des Gebäudes, Kesselnutzungsgrad) laufen bei der Rohrlänge die Ersparnisse von Kosten und von Energie gleichgerichtet. Mit Einführung der Trinkwasserverordnung 2003 ist der Betreiber der Trinkwasseranlage (Bauherr, Betreiber des Gebäudes) für die hygienische Qualität des Trinkwassers verantwortlich. Rohrleitungen für Trinkwasser kalt müssen nach DIN 1988-2 gegen unbeabsichtigte Aufwärmung gedämmt werden, vgl. Tabelle 3.04. Wenn bei der Planung und Installation der Anlage diese anerkannten Regeln der Technik nicht eingehalten werden, können die Verantwortlichen im Rahmen der Gewährleistungsfristen auf den Fachplaner und Installateur zurückgreifen. Um die Gefahr der Erwärmung zu verhindern, sollte die Reduktion der Dämmdicke nach Tabelle 1, Zeile 5 auf 50%, z.B. in Installationsschächten der Vorwandinstallation verzichtet werden. Wer dies in Schächten mit einer Belegung von Trinkwasserleitungen kalt realisieren will, muss zwangsläufig die kaltgehende Leitung gegen unbeabsichtigte Erwärmung wesentlich dicker dämmen. Grundsätzlich muss beachtet werden, dass auch eine Dämmung der warmgehenden Rohrleitungen von 100% Dicke im Schacht unbeabsichtigte Erwärmung nicht verhindern kann. Die richtige Dimensionierung der Rohrleitungen mit geringen Wasserinhalten sind aus hygienischer Sicht vorteilhaft. Die Abkühlung des Stillstandswassers findet dadurch beim Zapfen schneller statt. Für die Dämmung von Abwasser- und Regenwasserleitungen sind DIN 4109, DIN 4109/A1, DIN 4109 Beiblatt 2, DIN 4109-10 sowie VDI 4100 zu beachten. Hiernach gilt: − Für Abwasserleitungen, Körperschalldämmung, Material • Gusseisen 4 mm Dämmschichtdicke • Kunststoff 9 mm Dämmschichtdicke − Für Abwasserleitungen, Körper- und Luftschalldämmung, Material • Gusseisen 9 mm mit Metalleinlage • Kunststoff 9 mm mit Metalleinlage

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

289

Für die Wärmedämmung von Regenwasserleitungen zur Vermeidung von Tauwasserbildung gilt (DN 100, Regenwassertemperatur 0°C, λ = 0,040 W/(mK)) Raumlufttemperatur

Rel. Luftfeuchte

Dämmschichtdicke

10°C 10°C 10°C 20°C 20°C 20°C

80% 85% 90% 65% 70% 80%

9 mm 13 mm 19 mm 9 mm 13 mm 19 mm

Als Anhalt kann für die Dämmung von Luftkanälen zur Verminderung der Wärmeabgabe und zur Vermeidung von Tauwasser gelten (λ = 0,040 W/(mK) ): − innenliegend (ohne Klimaanlage) 13 mm − innenliegend (mit Klimaanlage) 19 mm − Außenluft 26 mm − Fortluft in der Nähe von Außenwand- oder Dach-Abluftauslässen 26 mm Die erforderlichen Dämmschichtdicken sind nach VDI 2055 und VDI 2087 zu bestimmen. Tabelle 3.04. Richtwerte für Mindest-Dämmschichtdicken zur Dämmung von Trinkwasserleitungen (kalt) nach DIN 1988-2. Einbausituation

Dämmschichtdicke bei λ = 0,040 W/(mK) *) [mm]

Rohrleitung frei verlegt, in nichtbeheiztem Raum (z.B. Keller)

4

Rohrleitung frei verlegt, in beheiztem Raum

9

Rohrleitung im Kanal, ohne warmgehende Rohrleitungen

4

Rohrleitung im Kanal, neben warmgehenden Rohrleitungen

13

Rohrleitung im Mauerschlitz, Steigleitung

4

Rohrleitung in Wandaussparungen, neben warmgehenden Rohrleitungen

13

Rohrleitung auf Betondecke

4

*

Für andere Wärmeleitfähigkeiten sind die Dämmschichtdicken, bezogen auf einen Durchmesser von d = 20 mm, entsprechend umzurechnen.

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

290

Anforderungen an die Wärmedämmung von Warmwasserspeichern enthält DIN 4753-8, die Werte können um 25% erhöht werden wegen der erhöhten Anforderungen gem. EnEV. Die folgende Tabelle 3.05 in Anlehnung an DIN 4753-8 enthält die erforderlichen Dämmdicken. Tabelle 3.05. Zulässige Dämmdicke von Warmwasserspeichern. Wärmeverlust nach Anforderungsempfehlung Energiesparverordnung

Volumen

m³

l

kWh/a

erforderliche Dämmdicke bei Vernachlässigung der Verluste von Flanschen etc.

bei Höhe = Durchmesser

bei Höhe = 2* Durchmesser

bei Höhe = 5* Durchmesser

cm

cm

cm

0,005

5

96

1,9

2,0

2,5

0,01

10

136

2,2

2,3

2,8

0,02

20

192

2,5

2,6

3,2

0,04

40

272

2,8

3,0

3,7

0,08

80

385

3,2

3,4

4,2

0,16

160

544

3,7

3,9

4,7

0,32

320

769

4,2

4,4

5,4

0,64

640

1088

4,8

5,0

6,1

1,28

1280

1538

5,4

5,7

6,9

2,56

2560

2176

6,1

6,4

7,8

5,12

5120

3077

6,9

7,3

8,8

10,24

10240

4351

7,8

8,2

9,9

20,48

20480

6154

8,8

9,3

11,2

40,96

40960

8703

10,0

10,5

12,6

Die in den Bundesländern bauaufsichtlich eingeführte MLAR ergibt nach der EnEV für den Brandschutz, dass im Bereich der Durchführung durch feuerwiderstandsfähige Bauteile die Dämmdicke auf 50% reduziert werden kann (EnEV, Anlage 5, Tabelle 1, Zeile 5). Dies lohnt sich nur für Rohraußendurchmesser D > 63 mm. Für kleinere Außendurchmesser ist eine solche Überlegung unwirtschaftlich.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

291

Voraussetzung für eine mangelfreie Leistung ist bei der Auswahl und Montage der Brandschutzdämmung die Beachtung nachfolgender Verordnungen und Regelwerke: DIN 4102, DIN 4109, DIN 4109-10, DIN 4109/A1, DIN 4109 Beiblatt 2, MLAR, MLüAR, VDI 4100, VDI 3733. Zu Zeile 7: Im Gegensatz zu den allgemeinen Dämmpflichten gibt es kontroverse Diskussionen um die vermeintliche Freistellung von der Dämmpflicht für Rohrleitungen im Fußbodenaufbau. Dabei wurde das werkvertragliche Leistungsziel nach VOB/B § 13 und BGB § 633 übersehen. Die werkvertraglich geschuldete Leistung ist mangelfrei, wenn sie „zur Zeit der Abnahme die vertraglich zugesicherten Eigenschaften hat, den anerkannten Regeln der Technik entspricht und nicht mit Fehlern behaftet ist, die den Wert oder die Tauglichkeit zu dem Gewöhnlichen oder dem nach dem Vertrag vorausgesetzten Gebrauch aufheben oder mindern.“ Von Rundumdämmungen in Fußbodenkonstruktionen kann abgewichen werden, wenn dem Planer und Verarbeiter durch den Hersteller der abweichenden Dämmstoffgeometrien eine Herstellerkonformitätsbescheinigung über die Gleichwertigkeit zur EnEV in schriftlicher Form und einer Haftungszusage für die Gleichwertigkeit ausgehändigt wird. Die Berechnung der Gleichwertigkeit erfolgt nach der Richtlinie VDI 2055. Bei den in aller Regel kleindimensionierten Rohrleitungen, die im Fußbodenaufbau verlegt werden (unabhängig von ihrer dortigen Lage) zwischen beheizten Räumen von verschiedenen Nutzern (typisch: Mehrgeschossiger Wohnungsbau), ist eine Dämmschicht einheitlich mit einer Mindestdicke von 6 mm zulässig (Zeile 7) bei λ = 0,040 W/(mK) 9mm, und kommt der gängigen Praxis entgegen. Durch diese Erleichterung soll gewährleistet werden, dass vor allem Heizkörperanschlussrohre auch weiterhin kostensparend im üblichen Fußbodenaufbau untergebracht werden können. Leitungen im Fußbodenaufbau über unbeheizten Räumen (z.B. Decke über Kellergeschoss) müssen sowohl im Ein- als auch im Mehrfamilienwohnhaus voll den Dämmanforderungen nach den Zeilen 1 bis 4 entsprechen. Diese Angaben der Dämmvorschrift gelten für konzentrische Rohrleitungen. Bei asymmetrischen Dämmungen wird die Gleichwertigkeit zur konzentrischen Dämmung mit einer Dämmdicke von 13 mm hergestellt. Asymmetrische Dämmungen sind sogen. Dämmhülsen, sie dürfen nur verwendet werden mit einer verstärkten Dämmung zur Kaltseite hin, damit insgesamt die gleiche Dämmwirkung wie bei einer konzentrischen Dämmung erreicht werden kann. Die Einhaltung dieser Anforderung muss der Hersteller der Dämmung durch eine Konformitätserklärung belegen. Rohr-in-Rohr-Systeme für die Heizungsinstallation sind ohne zusätzliche Dämmung nur im Fußbodenaufbau zwischen beheizten Räumen eines Nutzers zugelassen.

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

292

Im zivilen Werkvertragsrecht sind generell die nach VDI 2055 berechneten Dämmdicken maßgebend und stehen über den öffentlich-rechtlichen Mindestanforderungen der EnEV. Das hat zur Folge, dass in einigen Verlegesituationen die Mindestanforderung für Sanitär- und Heizungsleitungen der EnEV nicht zum werkvertraglichen Erfolgsziel führt. Dies gilt sowohl für Rohrleitungen auf Decken über Kellern, auf Decken an Außenluft, auf Fußböden an Erdreich und auf Geschossdecken über unbeheizten Räumen als auch für Leitungen zwischen beheizten Räumen eines Nutzers. Die Berechnungen nach der Richtlinie VDI 2055 ergeben die in nachstehender Tabelle 3.06 zusammengestellten Dämmdicken. Tabelle 3.06. Dämmdicken von Kompakt-Dämmhülsen in mm bei Heizungsund Trinkwasserleitungen im Fußbodenaufbau nach den anerkannten Regeln der Technik (λ = 0,040 W/(mK)), nach Missel. Bauteil

Rohrinnendurchmesser bis 22 mm

über 22 mm bis 35 mm

Heizungs- und Trinkwasserleitungen allgemein (auf Decken über Kellern, Decken an Außenluft, Fußboden an Erdreich, Geschossdecken über ungeheizten Räumen)

26

38

Heizungs- und Trinkwasserleitungen zwischen beheizten Räumen verschiedener Nutzer (auf Geschossdecken) Heizungs- und Trinkwasserleitungen zwischen beheizten Räumen eines Nutzers (auf Geschossdecken)

13

19

13

19

Besonders zu beachten ist, dass die Dämmung nach den a.R.d.T. nicht nur der Begrenzung des Wärmeverlustes dient, sondern vielmehr weitere wichtige Vertragsziele zu erfüllen hat, wie z.B. ungehinderte Längenausdehnung zur Vermeidung von Spannungen und Schäden durch temperaturbedingte Längenänderungen, Verhinderung von Knack- und Ausdehnungsgeräuschen, Einhaltung der Trittschalldämmung, Verhinderung von Übertragung von Körperschall usw. Diese weiteren Vertragsziele wurden von der Rechtssprechung wiederholt bestätigt. Kann bei einer Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitung innerhalb der Baukonstruktion (z.B. Decke, Außenwand) die nach Anhang 5 gefor-

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

293

derte Dämmung der Rohrleitung durch Bauschichten der Baukonstruktion ersetzt werden, in der sich die Rohrleitung befindet, wenn diese die gleiche Dämmwirkung entfalten wie eine Rohrdämmschale? Wie ist der Einbau von nichtkonzentrischen Rohrdämmungen zu bewerten? EnEV Anhang 5 nimmt Leitungen von Zentralheizungen soweit vom Grundsatz der Dämmpflicht aus, wie diese sich in „beheizten Räumen oder in Bauteilen zwischen beheizten Räumen eines Nutzers befinden und ihre Wärmeabgabe durch freiliegende Absperreinrichtungen beeinflusst werden kann“. Aus dem hier vom Verordnungsgeber in direkter Fortschreibung der Heizungsanlagen-Verordnung verwendeten Sprachgebrauch geht zweifelsfrei hervor, dass Leitungen in Außenbauteilen – wie bisher – nicht von der Pflicht ausgenommen werden sollen, ansonsten hätte sich der Verordnungsgeber im Wortlaut auf die Systemgrenzendefinition des Anhangs 1 Nr. 1.3.1 bezogen. Die dort zu findende Definition der „wärmeübertragenden Umfassungsfläche“ geht inhaltlich über die Definition der „beheizten Räume“ hinaus – es dürfen in die von dieser Fläche umschlossene „beheizte Zone“ auch solche Räume einbezogen werden, die nicht eindeutig „beheizte Räume“ im Sinne der Definition in § 2 Nr. 4 sind. Die abweichende Regelung der DIN V 4701-10, wonach Rohrleitungen beim rechnerischen Nachweis dann als „innenliegend“ bewertet werden, wenn sie sich innerhalb der Systemgrenze befinden, bleibt davon unberührt. Für die Anwendung des Bewertungsmodells der DIN V 4701-10 wird u.a. die Einhaltung der Dämmvorschriften der EnEV Anhang 5 vorausgesetzt. Somit berücksichtigt der danach berechnete Kennwert für eine Leitung, die innerhalb eines Außenbauteils verlegt ist, bereits das Vorhandensein einer Dämmung gemäß EnEV Anhang 5 Tabelle 1. Nach EnEV Anhang 5 sind Dämmschichten um die Rohrleitungen anzuordnen, um den Wärmeverlust zu begrenzen. Als Möglichkeit zum Ersatz von Dämmstoff wird in EnEV Anhang 5 die Berücksichtigung der Dämmwirkung der Rohrwandungen zur Begrenzung des Wärmeverlusts angegeben. Die Berücksichtigung von sonstigen Bauteilschichten, in denen eine Rohrleitung ggf. verlegt wird, bleibt nach den Maßgaben nach EnEV Anhang 5 außer Betracht. Die im Nachweis zu berücksichtigende Dämmung ist generell um die gesamte Rohrleitung konzentrisch anzuordnen. Es ist alternativ möglich, die Begrenzung der Wärmeabgabe durch eine nicht konzentrische Anordnung des Dämmstoffes sicherzustellen, wenn der größere Teil der Dämmstoffumhüllung der Kaltseite bzw. dem anderen Nutzer (d.h. demjenigen, der die Wärmeabgabe nicht kontrollieren kann) zugewandt ist. Dabei ist

294

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

die Gleichwertigkeit der Dämmwirkung nachzuweisen. Der Gleichwertigkeitsnachweis ist im Zulassungsverfahren zu führen. Im Fall der Rohrleitungsführung in Bauteilen zwischen verschiedenen Nutzern ist eine Mindestdicke nach Anhang 5 Tabelle 1 gefordert, aber die Systemgrenze bzw. Außenbauteile nicht berührt. Die Verwendung nicht konzentrisch gedämmter Rohrleitungen in diesem Fall ist möglich, wenn nach Zeile 6 verfahren oder die Mindestdämmdicke zum anderen Nutzer bei Einbau der Rohrleitung in eine Dämmschicht oberhalb einer trennenden Geschossdecke eingehalten wird. Damit wird die Maßgabe des Verordnungsgebers gemäß amtlicher Begründung der Verordnung zur Begrenzung der unkontrollierten Wärmeabgabe für mindestens einen Nutzer ausreichend umgesetzt. Zur Dämmung von Solaranlagen: Die Erzeugung und der Verbrauch von Solarenergie ist CO2-neutral. Es sind daher keine rechtlichen Anforderungen an die Begrenzung der Wärmeabgabe durch Dämmung der Rohrleitungen zu thermischen Solaranlagen zu stellen. Es ist jedoch technisch sinnvoll, die erzeugte Wärme ohne große Verluste zu transportieren. Um die Wärmeverluste so gering wie möglich zu halten, wird auch bei Rohrleitungen thermischer Solaranlagen der Einsatz der Dämmschichtdicke gemäß EnEV Anhang 5 Tabelle 1 empfohlen. Da Dämmstoffe für Solaranlagen nicht unter die EnEV fallen, ist auch kein Nachweis der Wärmeleitfähigkeit bei 40°C Mitteltemperatur durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung notwendig [431]. Einige allgemeine Anmerkungen: Anhand eines Beispiels soll aufgezeigt werden, dass auch hier Optimierungsüberlegungen zu anderen Anforderungen führen würden, als die Energie-Einsparverordnung stellt. Während nach EnergieEinsparverordnung für große Gebäude eine geringere Dämmschichtdicke als für kleine erforderlich ist, ist es bei Rohrleitungen genau umgekehrt: In einem weiten Durchmesserbereich von 35 bis 100 mm steigt die vorgeschriebene Dämmschichtdicke proportional an. Bild 3.23 zeigt als untere Linie den vorgeschriebenen Außendurchmesser der Dämmung in Abhängigkeit vom Innendurchmesser. In dem vorgenannten Durchmesserbereich gilt die Anforderung Dämmschichtdicke = Rohr-Innendurchmesser. Die Anforderungen beziehen sich auf einen Wärmeleitwert der Dämmung von 0,035 W/(mK). Für die Optimierung der Dämmschichtdicke muss die Abhängigkeit der Dämmkosten von der Dämmschichtdicke bekannt sein. Hier werden 2 Grenzwerte betrachtet:

1. Die Dämmstoffkosten sind proportional zur Dämmstoffmenge. 2. Die Dämmstoffkosten sind proportional zum Außendurchmesser.

3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen

295

Der erste Ansatz ist sinnvoll, wenn die Dämmung keinen zusätzlichen mechanischen Schutzmantel erhält, der zweite, wenn die Kosten im Wesentlichen durch einen Schutzmantel um die eigentliche Dämmung verursacht werden.

Bild 3.23. Dämmung von Rohrleitungen nach EnEV und nach Optimierung.

Beide Kurven zeigen einen deutlich anderen Verlauf, als es den Vorschriften entspricht. Dünne Leitungen müssten besser gedämmt werden. Die derzeitige Vorschrift führt dazu, dass in einem weiten Durchmesserbereich die Wärmeverluste des Rohrs unabhängig vom Rohrdurchmesser sind. Dies ist nicht optimal. Die berechneten Kurven gelten unter der Voraussetzung, dass gerade die Dämmung optimal ist, die die Energie-Einsparverordnung für Rohre mit Durchmesser 100 mm vorschreibt. Eine Optimierungsrechnung zeigt außerdem, dass die Dämmung erhöht werden müsste, wenn die Temperaturdifferenz steigt. Die Energieeinspar-Verordnung berücksichtigt diesen Zusammenhang nicht. Jede Erhöhung der Dämmschichtdicken verursacht jedoch nur eine unterproportionale Verringerung der Wärmeverluste. Eine deutliche Reduzierung der Verluste ließe sich aber durch eine gemeinsame Dämmung von Vor- und Rücklaufleitung bzw. von Warmwasser- und Zirkulationsleitung erzielen. Mit der im Bild 3.24 dargestellten gemeinsamen Dämmung ließen sich gleichzeitig ca. 30% der Wärmeverluste und 30% des Dämmstoff-Materials gegenüber der getrennten Dämmung sparen [437]. Dämmungen mit verschiedenen Mindestdicken oder Rohrdämmformen nach EnEV Anhang 5 Nr. 3, die von der allseitigen Dämmschichtdicke abweichen, unterliegen einer Konformitätserklärung des Herstellers. Es ist

296

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

alternativ möglich, die Begrenzung der Wärmeabgabe durch eine nicht konzentrische Anordnung des Dämmstoffes sicherzustellen, wenn der größere Teil der Dämmstoffumhüllung der Kaltseite bzw. den anderen Nutzer (d.h. demjenigen, der die Wärmeabgabe nicht kontrollieren kann) zugewandt ist. Dabei ist die Gleichwertigkeit der Dämmung nachzuweisen. Derartig vorgefertigte Rohrdämmungen werden durch das DIBt zugelassen. In DIN 4140 „Dämmarbeiten an betriebs- und haustechnischen Anlagen“ sind Mindestabstände von 100 mm zwischen gedämmten Objekten und anderen Bauteilen (z.B. Rohrleitungen, Flanschen) angegeben. Bei der überwiegenden Anzahl von Installationen zeigt allerdings die Praxis, dass die geforderten Dämmabstände aus bautechnischen Gründen nicht einzuhalten sind. Außerdem lassen andere baurechtlich eingeführte anerkannte Regeln der Technik (z.B. die MLAR oder allgemein baurechtliche Zulassungen) ausdrücklich kleinere Abstände zu. Deswegen kann diese Anforderung der DIN 4140 nicht als anerkannte Regel der Technik angesehen werden.

Bild 3.24. Vergleich getrennte und gemeinsame Dämmung.

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise Für Neubauten, das heißt für Gebäude, für die der Bauantrag ab 1. Februar 2002 gestellt wurde, und in bestimmten Fällen auch bei wesentlichen Änderungen bestehender Gebäude, müssen künftig Energiebedarfsausweise für Wohn- und andere Gebäude mit „normalen“ Innentemperaturen und Wärmebedarfsausweise mit nutzungsbedingt niedrigen Innentemperaturen ausgestellt werden. Die Bedarfsausweise enthalten die aufgrund der EnEV ermittelten wesentlichen Ergebnisse der rechnerischen Nachweise eines

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

297

Gebäudes oder eines Gebäudeteiles. Sie stellen die energiebezogenen Merkmale eines Gebäudes oder der Gebäudeteile im Sinne des Artikels 2 der Richtlinie 93/76/EWG des Rates vom 13. September 1993 zur Begrenzung der Kohlendioxidemissionen durch eine effizientere Energienutzung – Save – (abl. EG Nr. L 237 S. 28) dar [206]. Sie sollen in anschaulicher Weise die wesentlichen energetischen Kennwerte des Gebäudes, besonders den Heiz- bzw. Endenergiebedarf und den Primärenergiebedarf ausweisen. Von wem sollen die Jahresprimärenergie-Höchstwerte des Gebäudes eingetragen werden? Ja, da streiten sich noch die Instanzen. Das kann von Bundesland zu Bundesland (Landesbauordnung!) unterschiedlich mal der Architekt, mal der Planer, mal die Heizungsbaufirma sein. Die Umsetzung der „Allgemeinen Verwaltungsvorschrift (AVV)“ zur EnEV § 13 erfolgt sehr unterschiedlich auf Landesebene. Die Bundesländer haben hier viele Freiheiten bezüglich der Ausführung und Kontrolle der AVV ausgeschöpft, wie z.B. individuelle Festlegungen über [433]: − Den Personenkreis, der den Energiebedarfsausweis erstellen darf, − Form und zusätzliche Inhalte des Energiebedarfsausweises, abweichend von den Vorgaben in der AVV, sowie Zeitpunkt der Vorlage, − die Notwendigkeit einer Fachunternehmererklärung für die Anlagentechnik, − Maßnahmen zur Überprüfung der Einhaltung der Energieeinsparverordnung.

„Einige Bundesländer regeln ihre länderspezifischen Festlegungen in Durchführungsverordnungen zur EnEV oder in den Landesbauordnungen, andere geben Arbeitsanweisungen für die Bauaufsichtsämter heraus und einige treffen gar keine Regelungen zur Durchführung“. Bei der nachstehend wiedergegebenen AVV des Bundes handelt es sich um eine Rahmenvorgabe, die den Bundesländern innerhalb der Vorgaben einen freien Gestaltungsspielraum lässt. Diesen Spielraum haben einige Bundesländer für die Gestaltung ihres Energiebedarfsausweises sowie weiterer dazugehöriger Nachweise genutzt. Andere Bundesländer haben die Vorgaben des Bundes exakt übernommen. Die AVV macht keine Aussagen zum Erstellen des Energieausweises. Dies liegt allein in der Hoheit der Länder und ist in Folge dessen auch in jedem Bundesland anders geregelt! Nach MBO § 55 ist der/die Entwurfsverfasser/in landesspezifisch unterschiedlich auch als Planverfasser/in oder Bauvorlageberechtigte/r bezeichnet! Nicht jeder Entwurfsverfasser ist auch bauvorlageberechtigt (MBO § 64)! Beim Personenkreis, der den Energiebedarfsausweis erstellen darf, steht meistens der Bauvorlageberechtigte,

298

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

auch Planverfasser oder Entwurfsverfasser genannt, in der Nachweispflicht. Für den anlagentechnischen Nachweis kann in einigen Bundesländern dieser Teil des Nachweises durch einen Sachverständigen – in landesspezifisch unterschiedlicher Definition! – erfolgen. Der Begriff des Sachverständigen ist in der MBO Teil 4 für alle am Bau Beteiligten nicht definiert. Hier greift das Landesrecht mit den Landesbauordnungen, in denen die Sachverständigen unterschiedlich definiert und interpretiert werden. Teilweise ist in den neuen länderspezifischen Durchführungsverordnungen zur EnEV eine von den Landesbauordnungen abweichende Definition des Sachverständigen im Zusammenhang mit der EnEV vorhanden. Der Sachverständige hat während der Bauausführung durch stichprobenhafte Kontrollen sich von der baulichen Anlage entsprechend den Nachweisen zu überzeugen. In den meisten Bundesländern erfolgt die Prüfung der Nachweise durch die Bauaufsichtsbehörde, in einigen Ländern wird nur Prüfung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustkoeffizient H’T in W/(m²K) (EnEV Anhang 1 Tabelle 1 Spalten 5 und 6), in einigen Bundesländern Prüfung nur auf Vollständigkeit / Plausibilität, in anderen Bundesländern Prüfung durch einen staatlich anerkannten Sachverständigen. Zu den Besonderheiten zählt, dass in einigen Bundesländern alle Gebäude des Gültigkeitsbereiches der EnEV geprüft werden, egal ob es sich um genehmigungsfreie oder genehmigungspflichtige Bauvorhaben handelt, mit oder ohne Unternehmererklärung. In einigen Bundesländern hat der Bauvorlagenberechtigte einen geeigneten Sachverständigen für das jeweilige Gewerk zu bestellen. Daraus ergeben sich Schwierigkeiten für die ausführenden Firmen, Unternehmen, da sie je nach Belegenheit der Baustelle z.T. sehr unterschiedliche Regelungen zu beachten haben. Diese Erkenntnis ist in einem föderalen Staat, wie der Bundesrepublik zwar nicht neu, für die Betroffenen gleichwohl immer wieder ärgerlich. Insoweit wäre eine stärkere Angleichung wünschenswert. Die ausführenden Unternehmen haben in der Regel dem Bauherren in einigen Bundesländern in einer Fachunternehmererklärung nach der DVOEnEV § 1 Abs. 4 Satz 1 Nr. 2 zu bescheinigen, dass die EnEV-Vorgaben eingehalten worden sind. Für den Architekten dürfte es sich im Zweifel empfehlen, von Anfang an geeignete TGA-Fachleute hinzuzuziehen. Werden zwischen der Erstellung des Energiebedarfsausweises und der Installation der Anlagentechnik Änderungen an der Anlagenplanung – verbunden z.B. mit einem Produktwechsel – vorgenommen, so sollte, wenn Produktkennwerte verwendet wurden, eine Überarbeitung des Energiebedarfsausweises erfolgen.

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

299

Nur fachlich autorisierte Personen, also Architekten, Ingenieure und dementsprechend ausgebildete Handwerker dürfen den Energiebedarfsbzw. Wärmebedarfsausweis ausstellen, weil dieser Ausweis nach § 13 der EnEV die „wesentlichen Ergebnisse rechnerischer Nachweise“ enthalten soll. Ganz gewiss sollte es nicht der Bauherr sein, zumal dieser Ausweis (EnEV § 13 (4)) „Käufern, Mieter oder sonstigen Nutzungsberechtigten eines Gebäudes auf Anforderung zur Einsichtnahme zugänglich zu machen“ ist. Der Ausweis soll ja allgemeine Angaben erfüllen, nämlich Transparenz zu schaffen und Aufklärung zu bewirken, inwieweit ein Gebäude umweltverträglich ist, weil es Energie einspart und wenig Emissionen verursacht [246]. Allerdings ist für den Nachweis der Text der Landesbauordnungen zu beachten, denn dort heißt es u.a.: „Ingenieure und Architekten haben den Wärmeschutznachweis zu erbringen, wenn dem Bauherren die entsprechende Kompetenz fehlt“. Alle drei Gruppen können also den Wärmeschutznachweis führen! Unabhängig von der Frage, ob die Bauvorlagen von der Bauaufsichtsbehörde geprüft werden oder nicht, müssen sie nachträglich korrigiert werden, wenn die Bauausführung wesentlich von der geplanten Ausführung des Gebäudes abweicht. Die korrigierten Nachweise sind der Bauaufsichtsbehörde als neue Nachweise oder als Nachtrag zu den bereits erbrachten Nachweisen vorzulegen, sofern die bautechnischen Nachweise geprüft wurden. Die Erklärung nach MBO § 61 a (7) muss wiederholt werden, sofern es sich um wesentliche Änderungen handelt. Der Energiebedarfs- und der Wärmebedarfsausweis dient der Information potentieller Nutzer eines Gebäudes über die effiziente Energienutzung und muss den tatsächlichen und nicht den geplanten Zustand eines Gebäudes beschreiben. Er ist stets folglich zu aktualisieren. Die EnEV hat die Zuständigkeiten zwischen Architekten und Fachplanern verwischt und somit neue Haftungsrisiken geschaffen. Seit Inkrafttreten der EnEV sind die baulichen und anlagentechnischen Maßnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs eng miteinander verzahnt. Diese Zusammenführung von Gebäude- und Anlagentechnik führt dazu, dass die Planung noch stärker zwischen Architekt bzw. Tragwerksplaner und Fachplanern der Gebäudetechnik koordiniert werden muss. Die Aufteilung der Verantwortlichkeiten ist bisher nicht geklärt. Neben der grundsätzlichen Frage, wer bei einem Bauvorhaben den Wärmeschutz- und Primärenergienachweis führt bzw. fortschreibt und wer Planung, Ausschreibung und Ausführung gemäß Nachweis koordiniert, ergeben sich neue Fehler- und damit Haftungsrisiken für die Planer. Hinweise auf Mängel und Verpflichtungen sind aufgrund der EnEV nach der DVO-EnEV § 2 Abs. 1 zu behandeln. Neben möglichen teuren Nachbesserungsarbeiten zieht höherer

300

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Energieverbrauch höhere Kosten nach sich [397]. Wenn man sich ansieht, wie schwer sich die Branche bereits heute mit Wärmeschutznachweisen tut, wird die Fehlerhäufigkeit mit noch mehr Normen und noch komplizierteren Berechnungen wohl noch steigen. Entscheidend für den Erfolg der Energieeinsparverordnung ist ihre Durchsetzbarkeit. Die Vereinigung der deutschen Zentralheizungswirtschaft, (VdZ) spricht sich für das Instrument der Fachunternehmerbescheinigung über die Einhaltung der Verordnung aus. Das ausführende Unternehmen bescheinigt in diesem Falle die Einhaltung der Anforderung der Verordnung mit Beschreibung der durchgeführten Maßnahmen. Die Untere Bauaufsichtsbehörde nimmt den Nachweis nach der Energieeinsparverordnung ohne weitere Prüfung zu den Akten. Damit die Behörde von der pflichtgemäßen Prüfung rechtlich entbunden ist, ist in der Rechtsverordnung definiert, dass der staatlich anerkannte Sachverständige anstelle der Behörde, die Energiekennzahl gewissermaßen amtlich feststellt. Er trägt gegenüber dem Bauherren die volle Verantwortung für die Richtigkeit seines Tuns. Dabei hat der Sachverständige auch während der Ausführung die Einhaltung der EnEV-Vorgaben zu kontrollieren und hierüber eine Bescheinigung auszustellen. Der Architekt sollte auch hier von Anfang an TGA-Fachleute hinzuziehen. Das ausführende Unternehmen hat eine Fachunternehmererklärung abzugeben. Nach der amtlichen Begründung zur EnEV-DVO sind geeignete Sachverständige neben Architekten und Bauingenieuren besonders solche Personen, die sich im Rahmen ihrer Aus- und Weiterbildung und ihrer praktischen Berufstätigkeit entsprechende Sachkunde und Erfahrung auf dem Gebiet des energiesparenden Bauens erworben haben. Der Architekt hat sich durch stichprobenhafte Kontrollen während der Bauausführung davon zu überzeugen, dass die baulichen Anlagen entsprechend den Anforderungen der EnEV ausgeführt werden. Über diese stichprobenhafte Kontrolle muss der Architekt eine Bescheinigung ausfüllen und dem Bauherren übergeben. In der Fachunternehmererklärung muss die ausführende Installationsfirma bestätigen, dass die heizungstechnischen Anlagen und Warmwasseranlagen die Anforderung der EnEV erfüllen. Diese Erklärung muss nach Abschluss der Arbeiten an den Bauherren abgegeben werden. In dieser Unternehmererklärung wird die Art und Weise der Heizungsanlage erläutert und die entsprechende Anlagenaufwandszahl dokumentiert. Will z.B. der Bauherr die Heizungs- und Warmwasseranlagen selbst dämmen, so wird dies in der Unternehmererklärung aufgeführt, und damit einem möglichen Streit vorgebeugt. Das bedeutet, dass die Kontrollfunktionen privatrechtlich, also zwischen Architekt und den Bauherren bzw. zwischen dem ausführenden Handwerksbetrieben und dem Architekten abspielen. Der

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

301

Architekt ist als Koordinator für die Einhaltung der Anforderung der EnEV verantwortlich und muss dies dem Bauherren bestätigen. Die beabsichtigte Sachverständigen-Verordnung muss auch die Form und den Erwerb der Qualifikation der Sachverständigen derart regeln, dass bei den Architekten- und Ingenieurkammern der Kompetenznachweis angesiedelt wird. Damit aber die Behörde von der pflichtgemäßen Prüfung rechtlich entbunden ist, muss in der Rechtsverordnung definiert sein, dass der staatlich anerkannte Sachverständige gewissermaßen anstelle der Behörde die Energiezahl feststellt. Er allein trägt gegenüber dem Bauherren die volle Verantwortung für die Richtigkeit seines Tuns. Die Kosten für diese Tätigkeit richten sich nach § 77 der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure, wonach Entwurf, Bemessung und Nachweis des Wärmeschutzes nach der EnEV und nach bauordnungsrechtlichen Vorschriften zu den Leistungen der thermischen Bauphysik zählen. Für die beschriebenen Tätigkeiten bedarf es einer Qualifizierung auf gesetzlich begründeter Basis. Diese beabsichtigte Sachverständigenverordnung im Zusammenhang mit der Änderung einer Bauvorlagenverordnung muss sowohl die Form als auch die Art des Erwerbs der Qualifikation der Sachverständigen regeln; die Kompetenz der Ausbildung soll z.B. bei der Architekten-, bzw. der Ingenieurkammer Bau angesiedelt werden. Beide Kammern repräsentieren alle Fachsparten der Architektur und der Ingenieurwissenschaften. Nach dem Baukammergesetz ist die Berufsaufgabe definiert. Sie schließt Entwicklung, Planung, Betreuung, Kontrolle und Prüfung sowie Sachverständigentätigkeit und Mitwirken bei Forschungsund Entwicklungsaufgaben auf dem Gebiet des Ingenieurwesens ein. Vorausgesetzt wird eine selbstständige, auf eigene Rechnung und Verantwortung ausgeübte berufliche Tätigkeit, die von Dritten unabhängig ist. Die Kammern haben schon jetzt die Aufgabe, die beruflichen Belange ihrer Mitglieder zu wahren und deren Pflichten zu überwachen. Die Kammern sollten einen Ausbildungsbeirat unter Beteiligung des Bauministeriums einrichten, der eine angemessene aufgabenbezogene Ausbildung anbietet und diese Ausbildung mit einer schriftlichen Prüfung abschließt. Die Bewerber mit positivem Abschluss erhalten ein Zertifikat, das sie als qualifizierte Sachverständige für den Nachweis des Wärmeschutzes ausweist; sie werden damit staatlich anerkannt [167]. Eine solche Anerkennung können nicht nur Architekten und Beratende Ingenieure als Pflichtmitglieder, sondern auch freiwillige Kammermitglieder beantragen, z.B. TGA-Ingenieure in den Fachunternehmen. Der Antragsteller muss als Ingenieur im Bauwesen tätig sein und über mindestens dreijährige Berufserfahrung im Bereich Schall-, Wärmeschutz verfügen.

302

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Über diesen Weg kann der effektive Einsatz der Anlagentechnik und ihres Energieeinsparpotentials gewährleistet werden.

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

303

304

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

305

306

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

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308

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Vom Jahres-Primärenergiebedarf und Heizwärmeverbrauch eines Gebäudes kann nicht unmittelbar auf die Gesamtkosten für die Beheizung geschlossen werden. Für den Bewohner ist jedoch nicht der Energie-

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

309

verbrauch, sondern der für die Beheizung aufzuwendende Geldbetrag von zentraler Bedeutung. Bei unterschiedlicher Beheizungsart spielen die Kosten der einzelnen Energieträger eine wichtige Rolle. Außerdem müssen zu den reinen Brennstoffkosten noch die Kosten der Antriebsenergie hinzugerechnet werden. Aus Messergebnissen zeigt sich, dass die Stromverbräuche der technischen Anlagen dringend reduziert werden müssen. Ansonsten stellen sich die getätigten energiesparenden Investitionen, die ja auch nachweislich zu geringeren Energieverbräuchen geführt haben, wirtschaftlich ad absurdum dar [186]. Die spezifischen, auf das beheizte Volumen bezogenen Bedarfswerte können bauphysikalisch korrekt für alle Gebäudetypen angewendet werden. Daher bedürfen die auf eine Nutzfläche bezogenen Werte der Festlegung zusätzlicher Bedingungen, wenn die Werte vergleichbar und als Anforderungen reproduzierbar umgesetzt werden sollen. Hierzu gehören Festlegungen für die Geschosshöhen oder lichte Raumhöhen sowie nähere Definitionen der Nutzflächen selbst. Die auf das Volumen Ve bezogenen spezifischen Werte wären allein ausreichend. Fachwelt und Nutzer und hier besonders die Wohnungswirtschaft verlangen aber nutzflächenbezogene Angaben, ohne, dass diese Flächen im Einzelfall definiert werden. Sie werden vielfach mit Wohnflächen gleichgesetzt [263]. Werden Anforderungen in alternativer Form angegeben, so muss die gewählte Nutzfläche an das beheizte Volumen gekoppelt werden. Aus diesem Grunde wurde in der EnEV eine Gebäudenutzfläche mit AN = 0,32 Ve definiert. Es handelt sich, bezogen auf mittlere Ausbaustandards, um eine normierte mittlere Nettogeschossfläche (Bruttogeschossfläche minus Konstruktionsfläche), die beheizt wird. Bei Bezug des Primärenergiebedarfs auf die Wohnfläche ist die „Verordnung zur Berechnung der Wohnfläche – Wohnflächenverordnung – (WoFlV)“ zu beachten: „Die Wohnfläche einer Wohnung umfasst die Grundfläche der Räume, die ausschließlich zu dieser Wohnung gehören. Die Wohnfläche eines Wohnheimes umfasst die Grundfläche der Räume, die zur alleinigen und gemeinschaftlichen Nutzung durch die Bewohner bestimmt sind. Zur Wohnfläche gehören auch die Grundflächen von Wintergärten, Schwimmbädern und ähnlichen nach allen Seiten geschlossenen Räumen sowie Balkonen, Loggien, Dachgärten und Terrassen, wenn sie ausschließlich zu der Wohnung oder dem Wohnheim gehören. Zur Wohnfläche gehören nicht die Grundflächen folgender Räume: Kellerräume, Abstellräume und Kellerersatzräume außerhalb der Wohnung, Waschküchen, Bodenräume, Trockenräume, Heizungsräume und Garagen,

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Räume die nicht den an ihre Nutzung zu stellenden Anforderungen des Bauordnungsrechts der Länder genügen, sowie Geschäftsräume“. Ein Rückgriff danach auf die Normen des Deutschen Institutes für Normung (DIN) ist unzulässig, namentlich findet DIN 277 „Grundflächen und Rauminhalte von Bauwerken im Hochbau“ keine Anwendung. DIN 283-2 zur Berechnung von Wohn- und Nutzflächen bei Wohnungen ist bereits 1983 zurückgezogen worden. Daher regelt die WoFlV: „Die Grundfläche ist nach den lichten Maßen zwischen den Bauteilen zu ermitteln; dabei ist von der Vorderkante der Bekleidung der Bauteile auszugehen. Bei fehlenden begrenzenden Bauteilen ist der bauliche Abschluss zu Grunde zu legen. Bei der Ermittlung der Grundfläche sind namentlich einzubeziehen die Grundflächen von Tür- und Fensterbekleidungen sowie Tür- und Fensterumrahmungen, Fuß-, Sockel- und Schrammleisten, fest eingebauten Gegenständen sowie z.B. Öfen, Heiz- und Klimageräten, Herden, Bade- und Duschwannen, freiliegenden Installationen, Einbaumöbeln und nicht ortsgebundenen, versetzbaren Raumteilern. Bei der Ermittlung der Grundflächen bleiben außer Betracht die Grundflächen von Schornsteinen, Vormauerungen, Bekleidungen, freistehenden Pfeilern und Säulen, wie sie eine Höhe von mehr als 1,5 m aufweisen und ihre Grundfläche mehr als 0,1 m² beträgt, Treppen mit über drei Steigungen und deren Treppenabsätze, Türnischen und Fenster- und offene Wandnischen, die nicht bis zum Fußboden herunterreichen oder bis zum Fußboden herunterreichen und 0,13 m oder weniger tief sind. Die Grundfläche ist nach Aufmessung im fertig gestellten Wohnraum oder aufgrund einer Bauzeichnung zu ermitteln, die für ein Genehmigungs-, Anzeige-, Genehmigungsfreistellungs- oder ähnliches Verfahren nach dem Bauordnungsrecht der Länder gefertigt sind und die Ermittlung der lichten Maße zwischen den Bauteilen ermöglichen. Ist die Grundfläche nach einer Bauzeichnung ermittelt worden und ist abweichend von dieser Bauzeichnung gebaut worden, ist die Grundfläche durch Aufmessen neu zu ermitteln.“ Es wird nicht mehr zwischen Rohbau- und Fertigmaßen unterschieden. Ein Putzabzug ist heute angesichts veränderter Bautechniken (Fertigbauweise, Verwenden von Fertigteilen) nicht mehr gerechtfertigt. Putz oder andere Wandbekleidungen gelten als Bestandteil der Bauteile. Bei der Höhe von 1,5 m wird dem Umstand Rechnung getragen, dass z.B. sanitärtechnische Installationen verwendet werden und diese als Ablagemöglichkeit nutzbar sind. Die nach der EnEV aus dem Außenvolumen ermittelte Nutzfläche AN ist im Vergleich zur tatsächlich beheizten Wohnfläche in den meisten Fällen zu groß. Hierdurch wird der relative Energiebedarf je m² realer Wohnflä-

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

311

che künstlich in Richtung Niedrigenergiehaus heruntergerechnet. Wenn die beheizte Wohnfläche in das Rechenverfahren eingeführt wird, so sollte sie aber gut mit der tatsächlich beheizten Wohnfläche übereinstimmen, die bei der Heizkostenabrechnung zugrunde gelegt wird. Man sollte in der Energie- bzw. Wärmeschutzverordnung z.B. die tatsächliche DIN/Wohnfläche ohne Außenflächen für Balkon/Freisitz u. dgl. einsetzen [182]. Durch die Einführung des Energie- bzw. Wärmebedarfsausweises nach § 13 der EnEV ist es möglich, je nach Gebäudenutzung neben den erläuterten spezifischen Werten der Verordnung, auch auf Wohnflächen oder Hauptnutzflächen (z.B. bei Bürogebäuden) bezogene Wärmebedarfswerte auszuweisen. Es ist daher erforderlich, in jedem Einzelfall den Flächenbezug zu erläutern! Es ist absehbar, dass es beim Überschreiben der im Energiebedarfsausweis aufgeführten (rechnerisch ermittelten) Energiebedarfswerte durch die realen Abrechnungsdaten rechtliche Auseinandersetzungen geben wird. Dies wird auch durch den Hinweis auf die normierten Randbedingungen vielfach nicht zu verhindern sein. Ein eventuell hinzugezogener Sachverständiger wird dann aber über den Endzustand befinden. Nicht dokumentierte Abweichungen zwischen Planungs- und Endzustand, z.B. durch eine mangelhafte Ausführung können in diesem fall rasch zu den vermeintlichen oder tatsächlichen Verursachern des Mehrbedarfs führen. Eine Absicherung gegen daraus resultierende Ansprüche kann nur die (ver-)ordnungsgemäße Ausführung sicherstellen. Nicht jedem Nutzer des Gebäudes wird klar sein, was auf den Ausweis ein Hinweis auf die Berechnung zugrundeliegenden normierten Bedingungen bedeutet. So geht die Berechnung von normierten Witterungsverhältnissen eines sogenannten mittleren Standortes in Deutschland aus. Hinzu kommt eine Vielzahl weiterer Annahmen, die nicht unbedingt mit der Realität übereinstimmen müssen. Dazu zählen z.B. eine mittlere Raumtemperatur von 19°C im Gebäude (und nicht eines Raumes im Gebäude!), eine Heizgrenze von 10°C, ein flächenbezogener Nutzwärmebedarf für die Trinkwarmwassererwärmung von 12,5 kWh/m²a usw. Der (wesentliche) Einfluss des Nutzers (z.B. Lüftungsverhalten) auf die täglichen Verbrauchswerte wird normativ nicht berücksichtigt. Auch liegen manchmal zwischen der Planung und der tatsächlichen Ausführung eines Gebäudes und einer Anlage Unterschiede, die sich auf die energetischen Bedingungen und den Energieverbrauch auswirken können. Die Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Energiebedarfsausweis gibt vor, dass bei Verwendung von anderen als Normkennwerten dem Ausweis

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Dokumente beizufügen sind, die die Einhaltung der zugrunde gelegten Werte belegen (z.B. Herstellererklärungen). Der Hinweis auf die normierten Bedingungen soll auch verdeutlichen, dass die Angaben für eine Heizkostenberechnung im voraus ungeeignet sind. Es kann lediglich eine allgemein vergleichende Aussage über die energetische Qualität von verschiedenen Gebäuden getroffen werden. Auch die Bezugsgrößen für Energieausweise sind bei den kommunalen Verwaltungen für Maschinen- und Elektrotechnik in Deutschland nicht einheitlich. Bei der Erstellung spezifischer energetischer Kennwerte werden oft sehr unterschiedliche Bezugsgrößen zugrunde gelegt (Rauminhalte und Flächen nach DIN 277, jeweils beheizt oder undifferenziert). Einen Vergleich für verschiedene deutsche Verwaltungen (Stand 1997) [371] gibt Tabelle 3.07. Da aber die Bezugsgrößen, besonders die Flächen nicht einheitlich gewählt werden, können die Energieverbrauchskennwerte erheblich voneinander abweichen und sind nicht miteinander vergleichbar. Es wurde auch festgestellt, dass bei einheitlichen Bezugsgrößen erhebliche Schwankungsbreiten bei den Energieverbräuchen, selbst bei Gebäuden gleicher Art und Nutzung, zu registrieren sind. Vielfach werden die Energieverbrauchszahlen nur erhoben, um die Entwicklung der Energieverbräuche im staatlichen Bereich zu dokumentieren. Bei besonders auffällig hohen Verbräuchen wird dann im Einzelfall ggf. ein Energiekonzept für das Gebäude aufgestellt. Im Altbaubestand wird nicht die Hauptnutzungsfläche als Bezugsgröße, sondern das beheizte Raumvolumen gewählt.

3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise

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Tabelle 3.07. Vergleich von Bezugsgrößen für Energieausweise nach [371] bei einer AMEV-Erhebung.

1.

Welche Bezugsgrößen werden zur Erstellung spezifischer Kennwerte verwendet? 1.1 im Bereich Bedarfsanalysen (Heizwärmebedarf, Strombedarf)? 1.2 bei Verbrauchsanalysen (Heizung, BWW; RLT, Strom)? 2. Gibt es in der Bauverwaltung Überlegungen und/oder Ergebnisse hinsichtlich notwendiger Inhalte eines über den Wärmebedarfsausweis hinausgehenden, gebäudespezifischen Energieausweises? 3. Gibt es Festlegungen für die maximal zulässigen Grenzwerte bei − Wärme (z.B. in kWh/(m²a) oder kWh/(m³a)) − Strom für die unterschiedlichen Nutzungen (z.B. Schulen, Altenheime, Verwaltungsbauten).

Das Verhalten der Bewohner kann den Heizenergieverbrauch stärker beeinflussen als jede bauliche Maßnahme. Ohne Zweifel kommt dem Nutzerverhalten eine entscheidende Bedeutung zu. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen den Energieverbräuchen, die der gewünschte Wärmekomfort verursacht, und den vermeidbaren Verlusten, die durch meist unbewusstes Fehlverhalten oder durch unzulängliche technische Hilfsmittel für die Steuerung der Lüftung bzw. der Wärmeabgabe verursacht werden.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bereits durch einfache Maßnahmen wie z.B. durch eine bedarfsgerechte und optimal eingestellte Heizungsanlage, durch vernünftiges Lüften und durch einen etwas eingeschränkten Wärmekomfort lassen sich beträchtliche Mengen an Heizenergie einsparen und andererseits kann durch Fehlverhalten des häufig auf Unkenntnis über die technisch-physikalischen Zusammenhänge zwischen Heizen, Raumtemperaturregelung und Lüften beruht, der Erfolg von Einsparbemühungen gemindert werden. Aber auch Mängel bei der Bauausführung können besonders bei Gebäuden mit geringen Heizenergieverbräuchen zu einer spürbaren Erhöhung von Wärmeverlusten führen. Im AVV Energiebedarfsausweis werden in § 2 Nr. 7 Angaben „zum eingesetzten Energieträger“ verlangt. Sind hierunter auch Angaben zum Anteil erneuerbarer Energien zu verstehen? Ja, um auch für die Fälle nach der EnEV § 3 Absatz 3 Nr. 2 (Sonderregelung für erneuerbare Energien) eine Dokumentation an vorrangiger Stelle im Energiebedarfsausweis festhalten zu können. In allen anderen Fällen ist der Anteil erneuerbarer Energien nicht Gegenstand der Nachweisrechnung und braucht daher nicht bestimmt und angegeben zu werden. Es empfiehlt sich nach [404] zur Vermeidung von Verunsicherungen der Adressaten, die im Energieausweis nicht ausgefüllten Angaben durch eine Fußnote zu kommentieren, z.B.: „Angabe ist nur erforderlich für die Fälle der EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 2 (Sonderregelung für Gebäude, die zu mindestens 70% durch erneuerbare Energien beheizt werden)“. Soweit Gebäude offenkundig zu deutlich mehr als 70% durch erneuerbare Energien beheizt werden, z.B. wenn kein anderer Wärmeerzeuger vorgesehen ist, kann anstelle der genau berechneten Zahlenangabe auch ein ungefährer Wert wie „ca. 95%“ oder „nahezu 100%“ aufgenommen werden, um der Dokumentationspflicht zu genügen [404].

3.4 EU-Richtlinie EER über die Energieeffizienz von Gebäuden Kaum hat die Energieeinspar-Verordnung das Licht der Welt der Gebäudetechnik erblickt [401], zeichnet sich bereits die Notwendigkeit einer Novellierung ab. Grund ist die Absicht der Europäischen Kommission, den bisherigen Entwurf einer Richtlinie über die Energieeffizienz von Gebäuden „Directive on the Energy Performance in Buildings“, in Kraft zu setzen. Die Richtlinie soll gemäß EG-Vertrag als gemeinsame Richtlinie des Rates und des Europäischen Parlaments erlassen werden. Die Verabschiedung des gemeinsamen Standpunktes des Rates erfolgte auf der Ratssitzung am 6./7. Juni 2002.

3.4 EU-Richtlinie EER über die Energieeffizienz von Gebäuden

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Feststellbar ist ein deutlicher Trend zu einem integrierten Konzept für Gebäudenormen und -vorschriften, die in der EU und andernorts entwickelt werden (z.B. USA, Australien, Kanada und Neuseeland). Ein integriertes Konzept für die Energieprofile von Gebäuden wurde mit unterschiedlicher Intensität bereits in Deutschland, Frankreich, UK und Italien und in den Niederlande angewendet, und weitere Mitgliedsstaaten wollen sich anschließen. Es würde auch den Vergleich zwischen Gebäuden in der EU für potentielle Nutzer erleichtern und Architekten und Bauunternehmen die Anwendung von Normen in anderen Mitgliedsstaaten erleichtern. Die Zertifizierung neuer Gebäude ist z.Zt. in Dänemark, Deutschland und in UK vorgeschrieben. Für bestehende Gebäude gilt nur in Dänemark eine verbindliche Regelung, mehrere Mitgliedsstaaten haben jedoch freiwillige Systeme eingeführt. In Dänemark ergab eine Berechnung auf der Grundlage der Datenbank über 3,5 Jahre Zertifizierungstätigkeit und 160000 Gebäude Zertifizierungskosten von insges. etwa 25 Mio. EUR und potentielle Einsparmaßnahmen mit einem Umfang von etwa 125 Mio. EUR. Diese Maßnahmen führten zur Verringerung der Energiekosten für die Verbraucher um 20 Mio. EUR pro Jahr. In diesem besonderen Fall ermöglichte die Zertifizierung zusammen mit der Durchführung der einschlägigen Maßnahmen Investitionserträge über 13%, was äußerst kostenwirksam ist. Sind Kessel über 15 Jahre alt, sollte die gesamte Heizungsanlage einer Inspektion unterzogen werden und die Nutzer sollten hinsichtlich alternativer Lösungen, die den Energieverbrauch senken könnten, beraten werden. Ähnliche Maßnahmen sind auch für Kühlsysteme erforderlich, vor allem in größeren Gebäuden. Zwar gilt, dass die EnEV weiterhin als eine vorweggenommene Umsetzung der Energieeffizienz-Richtlinie (EER) verstanden werden kann. Einige Anforderungen der EER sind jedoch neu und werden praktisch in einer Neuauflage der EnEV einfließen müssen. Im Einzelnen handelt es sich um drei Maßnahmenbündel, die Gegenstand der neuen Richtlinie sein werden. 1. Die Mitgliedsstaaten werden aufgefordert, Verfahren zur Berechnung der Gesamtenergieeffizienz zu entwickeln. „Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes wird“ in der EER „als die gesamte Energieeffizienz eines Gebäudes dargestellt durch einen oder mehrere numerische Indikatoren, die . . . den Energiebedarf beeinflussen“ definiert. Numerische Indikatoren, die den Energiebedarf beeinflussen, sind nach der EER:

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

a) thermische Charakteristik des Gebäudes (Gebäudehülle, Innenwände usw.) Luftdichtheit b) Heizungsanlage und Warmwasserversorgung, einschließlich ihrer Dämmcharakteristik c) Klimaanlage d) Lüftungsanlagen e) installierte Beleuchtung, hauptsächlich bei Nutzgebäuden f) Lage und Ausrichtung der Gebäude, einschließlich des Außenklimas g) passive Solarsysteme und Sonnenschutz h) natürliche Lüftung i) Innenraumklimabedingungen, einschließlich des InnenraumSollklimas. Für die aus den genannten Indikatoren bestehende Methode müssen die Mitgliedsstaaten im nächsten Schritt Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz festlegen: Festlegung einer Methode zur Berechnung der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden einschließlich der Anlagentechnik; Festlegung von Mindestanforderungen an neue und bestehende Gebäude, differenziert nach Gebäudekategorien, Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen. Es kann dabei zwischen neuen und bestehenden Gebäuden sowie nach wechselnden Gebäudekategorien unterschieden werden. Neue Gebäude müssen die Mindestanforderungen stets erfüllen. Bei bestehenden Gebäuden müssen die Mindestanforderungen erst ab einer Gesamtnutzfläche von 1000 m² eingehalten werden. Gebäudekategorien: a) b) c) d) e) f) g) h) i)

Einfamilienhäuser Mehrfamilienhäuser Bürogebäude Unterrichtsgebäude Krankenhäuser Hotels und Gaststätten Sportanlagen Gebäude des Groß- und Einzelhandels sonstige Arten energieverbrauchender Gebäude.

2. Der zweite größere Komplex der EER behandelt den „Ausweis“ der Gesamtenergieeffizienz in Form eines Zertifikats. Es ist dies eine ziemlich alte Forderung der Kommission, die, da sie bisher in Europa – Deutschland und Dänemark ausgenommen – nicht auf fruchtbaren Boden fiel, in neuer Form Eingang in die Richtlinie gefunden hat. Der Energieausweis, dies ist der Kern, sollte eine Beschreibung der Ge-

3.4 EU-Richtlinie EER über die Energieeffizienz von Gebäuden

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samtenergieeffizienz des Gebäudes liefern. Er muss Bezugswerte wie gültige Rechtsnormen und Vergleichskennwerte enthalten, aus denen der Verbraucher eine vergleichende Beurteilung mit anderen Gebäuden ableiten kann. Immer wenn Gebäude verkauft, neu gebaut oder vermietet werden, ist dem Nachfrager vom Anbieter ein Energieausweis vorzulegen. Die Richtlinie legt fest, dass die Gültigkeitsdauer des Energieausweises die Spanne von zehn Jahren nicht überschreiten darf. Behördengebäude und Gebäude mit starkem Publikumsverkehr sollten durch Einbeziehung von Umwelt- und Energieaspekten ein Vorbild geben. Für sie sollten daher in kürzeren Abständen Energieausweise erstellt werden. Das Erstellen des Energieausweises ist kostenpflichtig. In öffentlichen Gebäuden mit Publikumsverkehr ist der Energieausweis an gut sichtbarer Stelle anzubringen. Rechtswirkungen ergeben sich aus einzelstaatlichen Vorschriften. 2. Dieser Komplex der EER befasst sich mit der Inspektion von Heizkesseln und Klimaanlagen. Die Inspektion von Heizkesseln kann nach einer von zwei Alternativen geregelt werden: − Entweder die Mitgliedsstaaten ergreifen Maßnahmen, damit Heizkessel regelmäßig inspiziert werden, oder aber, − weniger scharfe Möglichkeiten, sie treffen Maßnahmen, um sicher zu stellen, dass die Verbraucher „Ratschläge“ für den Austausch der Kessel, für sonstige Veränderungen am Heizungssystem und für Alternativlösungen erhalten. Die regelmäßige Inspektion von Klimaanlagen gilt für Anlagen ab 12 kW Leistung. Sie umfasst eine Prüfung des Wirkungsgrades der Anlage und ihrer Dimensionierung im Verhältnis zum Kühlbedarf des Gebäudes. Die Inspektion von Heizund Klimaanlagen muss künftig von qualifizierten bzw. zugelassenen Fachleuten durchgeführt werden, die entweder selbständige Unternehmer oder Angestellte von Behörden oder privaten Einrichtungen sein können. Bedenklich sind in der EER [401]: • Bei bestehenden Gebäuden werden Maßnahmen der Kommission für eine Gesamtgrundfläche von über 1000 m² verlangt. Damit wird der Wohnungs- und Dienstleistungsbereich weitgehend aus dem Geltungsbereich der Richtlinie entfernt, obwohl sich gerade dort beträchtliche Potentiale für Einsparungen befinden.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

• Die Forderung nach Einhaltung von Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz durchzieht die Richtlinie wie ein roter Faden. Nirgends befindet sich eine Aussage darüber, wie dieses Mindestprofil aussehen soll, ob es in den Staaten der Europäischen Union gleich soll oder verschieden sein kann und, am wichtigsten, welcher Energiemaßstab – Primär- oder Endenergie – zugrunde gelegt werden soll. • Die Richtlinie lässt alle Aussagen über die Vergleichbarkeit des Inhalts der geforderten Energieausweise in den einzelnen Mitgliedsländern der EU vermissen. Ohne Vergleichbarkeit sind jedoch Angaben über Energieprofile besonders im kommerziellen Sektor nahezu wertlos.

3. Mit der EnEV hat Deutschland einen Großteil der EU-Richtlinie bereits umgesetzt, besonders im Wohnungsbau. Was den Nichtwohnungsbau anbelangt, wird die Methodik um die Bereiche Klimatisierung, Beleuchtung und Belichtung erweitert. Für die vollständige nationale Umsetzung der Richtlinie ist das nationale Energieeinspargesetz (EnEG) besonders zu prüfen und anzupassen (besonders die Ausstellung von Energieausweisen, die Erweiterung der Methodik usw.). In diesem Sinne sollten entsprechende Untersuchungen (Einbeziehung der Klimaanlagen, Tageslichtnutzung) durchgeführt werden. Es gilt, ingenieurmäßige Modelle zu entwickeln, die die bisherige DIN EN 832 erweitert. In Deutschland muss im Zusammenhang mit dem Inhalt von Energieausweisen nach der EU-Richtlinie geprüft werden, wie im Bestand auch Ausweise aufgrund einfacher Verfahren (z.B. durch Inbezugnahme von „Gebäudekategorien“) erteilt werden können und mit welchen Randbedingungen Bestandsgebäude genau berechnet werden. Es muss geprüft werden, wie die Vorgabe, Energieausweise für öffentliche Gebäude gut sichtbar auszuhängen, umzusetzen ist. Das System zukünftiger Energieausweise ist technisch vorzubereiten. Es sind Kontrollmechanismen für Klimaanlagen vorzuschlagen und deren Vollzug mit den Ländern der EU zu prüfen. Ebenso ist das Verfahren zur Einbeziehung erneuerbarer Energien zu überprüfen. Es wurde ein Normungsausschuss DIN 18599 gebildet. Diese Norm wird die energetische Bilanzierung im weitesten Sinne ermöglichen – einschließlich Klimatisierung, Beleuchtung und Belichtung. Auch für die energetische Bilanzierung im Gebäudebestand werden in dieser Norm die Randbedingungen geschaffen. Darüber hinaus verpflichtet die EU-Richtlinie zukünftig zur Ausstellung von Energieausweisen auch im Gebäudebestand.

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

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3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen, Auswirkungen auf die Baukosten, Mieten und Preise sowie Honorierung 3.5.1

Wirtschaftliche Vertretbarkeit

Die vorgesehene Verschärfung der Anforderungen führt in der Regel zu einer Erhöhung der Gebäudekosten. Auf Grund EnEG §§ 5 und 4 Abs. 3 müssen die durch Anforderungen der energiesparrechtlichen Verordnungen verursachten Mehrkosten nach dem Stand der Technik für Gebäude gleicher Art und Nutzung generell wirtschaftlich vertretbar sein. Aus den der Bundesregierung vorliegenden Gutachten durch unabhängige Gutachter zur Wirtschaftlichkeit ergibt sich, dass die durch diese Verordnung bedingten Mehraufwendungen deutlich innerhalb der üblichen Gebäude- und Anlagennutzungsdauern bzw. bei bestehenden Gebäuden der Restnutzungsdauern durch die laufenden Energiekosteneinsparungen generell wieder erwirtschaftet werden können. Dies trifft sowohl auf die Anforderungen an Neubauten als auch auf die bedingten Anforderungen im Gebäudebestand zu. Ein besonders hoher Maßstab bezüglich der Wirtschaftlichkeit wird an die Nachrüstungsanforderungen in der EnEV § 9 gelegt; sie amortisieren sich bereits in wenigen Jahren. Das für die Festlegung der Anforderungen geltende „Wirtschaftlichkeitsgebot“ (§ 5 und § 4 Abs. 3 des Energieeinsparungsgesetzen EnEG) ist damit beachtet. Das Energieeinsparungsgesetz bietet eine Rechtsgrundlage nur dann, wenn die vorgeschriebenen Maßnahmen sich innerhalb der üblichen Nutzungsdauer der betroffenen Systeme amortisieren. Für die ökonomische Bewertung unterstellt man in der Wirtschaftswissenschaft wie üblich einen mittleren Realzins von 4%/a, wie er seit Jahrzehnten unabhängig von den aktuellen Inflationsraten im Mittel stabil ist. Damit wird die Wirtschaftlichkeit nach einer dynamischen Annuitätenmethode bestimmbar, die den Äquivalentpreis für die durch eine Maßnahme eingesparte Energie ausweist (angegeben in Euro-Cent/kWh). Ist dieser Preis kleiner als der erwartete Energiepreis, so ist die betreffende Maßnahme wirtschaftlich vertretbar [375]. Energiesparmaßnahmen im Gebäudebestand sind besonders wirtschaftlich, wenn sie an ohnehin durchgeführte Maßnahmen (wie z.B. einen fälligen Ersatz der Fenster) gekoppelt sind. Das Kopplungsprinzip führt zu Anforderungen an die Qualität von Erneuerungs- und Modernisierungsmaßnahmen. Dieses Prinzip ist dem gestellten Problem besonders gut angemessen, weil die Verbesserungen auf diesem Weg im Zuge der ohnehin

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

ablaufenden Ersatzzyklen zwanglos und mit nur geringem Mehraufwand eingeführt werden können. Kopplungszeitpunkte für Wärmeschutzmaßnahmen nach Feist [375]: − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −

Außenputzerneuerung oder -teilerneuerung Instandsetzung von Bauten in Großtafelbauweise Außenanstrich Säuberung einer Klinkerfassade Neuverfugen einer Klinkerfassade Erneuerung der Platten einer Vorhangfassade Erneuerung oder Teilerneuerung des Innenputzes Erneuerung eines Holzfußbodens Einbringen von Parkettfußböden Sanierung von Kellermauerwerk gegen aufsteigende Feuchtigkeit Ersatz von einscheibenverglasten Fenstern Austausch einer defekten Isolierverglasung Erneuerung der Eindeckung bei geneigten Dächern Ausbau des Daches zu Wohnzwecken Erneuerung der inneren Dachverkleidung Sanierung der Gaubenverkleidung Sanierung einer defekten Dachhaut eines Flachdaches Sanierung von Bauschäden in Dächern mit unzureichender Dampf- und Windsperre Aufsetzen eines Satteldaches auf ein Flachdach zur Abwehr von Regenschäden Sanierung von Wärmebrücken zur Vermeidung von Feuchte- und Schimmelbildung in Wohnräumen Modernisierung der sanitärtechnischen Räume Modernisierung von leerstehenden Fachwerkhäusern Modernisierung der Wohnungsbestände der 50er und 60er Jahre aus Gründen der Wohnqualitätsverbesserung Sanierung von Betonschäden, z.B. in der Großtafelbauweise des Geschosswohnungsbaues.

Zeitlich limitierte Nachrüstungspflichten haben bei bestehenden Systemen ökonomisch dann bedeutende Nachteile, wenn noch voll funktionstüchtige Komponenten vorzeitig aufgegeben werden müssen. Besonders dann, wenn für eine Maßnahme (z.B. eine Dachdämmung) Strukturkomponenten von Bauteilen entfernt bzw. zerstört werden müssen (z.B. Dacheindeckung), die mit der eigentlichen Maßnahme (Dämmung) nichts zutun ha-

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

321

ben, aber Kosten und Abfälle erzeugen. In solchen Fällen ist der Anteil dieser eigentlichen maßnahmenfremden Investitionskosten häufig sogar höher als die eigentlichen Kosten der Energieeinsparmaßnahmen; wenn dazuhin die Erneuerung der betreffenden Strukturkomponenten innerhalb überschaubarer Zeiträume ohnehin ausfällt – wie das bei Gebäudehüllen aufgrund der Witterungseinflüsse immer der Fall ist – ist die Nachrüstungspflicht in solchen Fällen ein untaugliches Instrument, das nur zu einer Vergeudung von Kapital und Material führt. Nachrüstungspflichten sind keine neuen Instrumente: Bereits die Heizungsanlagen-Verordnung 1994 enthielt in § 4 Nachrüstungspflichten für Wärmeerzeuger, die vor dem 30. September 1978 eingebaut worden sind. 3.5.2

Gebäudekosten

Der neue integrative Ansatz der Verordnung erlaubt dem Bauherren, die verschärften energetischen Zielvorgaben nach eigener Entscheidung stärker über den baulichen Wärmeschutz, stärker über die Anlagentechnik oder mit einer Kombination beider Sachbereiche zu erfüllen. Die künftigen Gebäudekosten sind davon abhängig, in welchem der beiden Bereiche der Schwerpunkte der Maßnahmen liegen wird. Kostensteigerungen lassen sich im Neubau oft sogar ganz vermeiden, wenn das Gebäude mit einer optimierten Anlagentechnik ganzheitlich geplant wird. Mehrkosten sind dagegen zu erwarten, wenn die neue Flexibilität der Verordnung nicht genutzt wird und die vorgeschriebenen energetischen Verbesserungen gegenüber geltendem Recht allein auf der baulichen Seite umgesetzt werden. Für diesen Fall ist nach den vorliegenden Gutachten [394; 395] bei großen Wohngebäuden (insbesondere Mehrfamilienhäusern) trotz deutlich höherer Anforderungen (schärfere spezifische Grenzwerte) als im Bereich kleinerer Wohngebäude (insbesondere Einfamilienhäuser) von Mehraufwendungen in Höhe von etwa 1 - 1,5 % ohne Lüftungsanlagen, mit Lüftungsanlagen 4 - 8 % der Gebäudekosten auszugehen; bei kleineren Wohngebäude ist mit Mehraufwendungen von etwa 1,5 - 2,5 % ohne Lüftungsanlagen, mit Lüftungsanlagen 3 - 6 % der Gebäudekosten zu rechnen. Für Nicht-Wohngebäude dürften die Mehrkosten bei einem nicht integrativen Planungskonzept unter 1 % liegen. Ein Berechnungsbeispiel vgl. Bild 3.25. Die verschiedentlich genannten Kostenerhöhungen um 5 - 6 % erscheinen, gemessen an den Baukosten der Projekte als zu hoch angesetzt. Die Angaben beziehen sich auf den Fall, dass die energetischen Verbesserungen allein auf der baulichen Seite erfolgen, Verbesserungen im Heizungsanlagenbereich können in der Regel bereits durch verbesserte Planungsansätze erreicht werden („Intelligente Planung“), z.B. durch Sicher-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

stellung einer ausreichenden Dichtheit der Gebäudehülle. Durch gut konstruierte Bauteilanschlüsse und sorgfältige Ausführungen kann Energie zum „Nulltarif“ eingespart werden.

Bild 3.25. Investitionskosten der Wärmedämmung der Gebäudehülle nach Hauser, Beispiel: Reihenmittelhaus.

Das EnEG § 5 enthält eine so genannte Wirtschaftlichkeitsklausel. Sie bestimmt, dass Mehraufwendungen, die durch Anforderungen aus Verordnungen des Bundes entstehen, im Rahmen der Nutzungszeit des Gebäudes durch Energiekosteneinsparung amortisiert werden müssen (refinanzieren). Das gilt sowohl für zu errichtende Gebäude als auch für den Gebäudebestand. Die „Lebenszeiten“ der einzelnen Bauteile sind unterschiedlich; sie bewegen sich zwischen 15 und 35 Jahren und mehr. Ein Fenster wird wahrscheinlich früher ausgetauscht werden müssen, als ein monolithisches Bauteil, wie z.B. ein Mauerziegel. Auch wird es nicht einfach sein, die Veränderung der Energiepreise und der Kapitalkosten auf diese Laufzeiten richtig einzuschätzen, denn sie unterliegen großen Schwankungen. Hinzu kommt, dass Bund und Länder bei der Bewertung der Kostensteigerung infolge der schärferen Anforderungen unterschiedliche Ergebnisse erhalten. Während die Bundesregierung von einer Kostensteigerung von im Mittel 1,5 % bis 3 % ausgeht, wird von den Ländern eine Rate von 3 % bis 5 % erwartet; Architektenverbände sprechen sogar von 15 % bis 20 %. Hierbei wird nicht ganz zu Unrecht unterstellt, dass mit Inkrafttreten

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

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der EnEV ein Nachfrageschub einsetzt, der die Preise allein aus diesen Gründen in die Höhe treiben wird [166]. In Vorbereitung der EnEV wurde diese Frage deshalb gutachterlich untersucht. Im Forschungsbericht von Hauser [394] liegen zehn verschiedene Gebäudetypen zugrunde, die den Anwendungsbereich „Gebäude mit normalen Innentemperaturen“ abdecken. Hierbei fanden acht Wohngebäude und zwei Gebäude mit Büronutzung Berücksichtigung. Es wurden die Maßnahmen, die zur Einhaltung der Anforderungen der WSVO’95 und der EnEV führen, gegenübergestellt. Den infolge des verschärften Anforderungsniveaus erforderlichen Mehraufwendungen für den baulichen Wärmeschutz und die Anlagentechnik stehen die Energieeinsparungen gegenüber − Unter Zugrundelegung eines durchschnittlichen Anlagensystems (Niedertemperaturheizung) und einer bautechnischen Umsetzung, die eine Dichtheitsprüfung und sinnvoll geplante Bauteilanschlüsse berücksichtigt, ergeben sich Amortisationszeiten, die unterhalb eines anzustrebenden Wertes von 25 Jahren liegen und damit als wirtschaftlich anzusehen sind, Ausnahme Gebäude mit einem hohen A/Ve-Verhältnis. − Wird zusätzlich zu einem entsprechenden baulichen Wärmeschutz eine verbesserte Anlagentechnik (Brennwertkessel) in Ansatz gebracht, resultieren Amortisationszeiten von ca. 8 bis 14 Jahren. Die Wirtschaftlichkeit steht hier außer Zweifel − Hinsichtlich der Festlegung des Anforderungsniveaus bei Berücksichtigung einer zentralen Warmwasserversorgung besteht Handlungsbedarf. Der zulässige Energiebedarf für die Warmwasserversorgung liegt deutlich über dem tatsächlichen für typische Fälle vorhandenen rechnerischen Energiebedarf. Eine aus diesem Umstand resultierende Aufweichung der Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz darf nicht auftreten. − Der Einsatz von Lüftungstechnik führt bei noch vergleichsweise hohen Kosten nur eingeschränkt zu vertretbaren Amortisationszeiten. Bei Zu/Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung ist bei den Kosten keine Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Einfache, kostengünstige Abluftsysteme, wie sie auch schon am Markt erhältlich sind, führen zu Amortisationszeiten von rund 20 Jahren.

Der Anwendungsbereich „Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen“ wird anhand von vier Beispielen (Hallen mit unterschiedlicher Gebäudegeometrie) betrachtet. Hierbei ist festzustellen, dass die Verschärfung des Anfor-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

derungsniveaus sehr gering ausfällt. Die Wirtschaftlichkeit ist für alle betrachteten Varianten in jedem Fall gegeben. Die Amortisationszeiten liegen bei rd. 2 bis 10 Jahren. In den Forschungsberichten von Feist [395] werden mögliche Einsparungen, die sogar mit Komfortverbesserungen und Wertsteigerungen verbunden sind, je nach IST-Zustand eines bestehenden Gebäudes, von 30 % bis 75 % genannt. Auf die Senkung der Betriebskosten und CO2Emissionen wird verwiesen. Aus den Untersuchungen ergaben sich Ergebnisse nach Tabelle 3.08. Bei Geschossdecken, Kellerdecken ist eine Nachrüstpflicht von 10 Jahren vertretbar. Die Nachrüstpflicht für ungedämmte Leitungen ist vertretbar. Die Nachrüstung alter Kessel mit neuen Brennern ist nicht empfehlenswert. Der Ersatz sollte vorzugsweise durch Brennwertkessel erfolgen. Der Tabelle 3.08 liegen Energiepreise von 5,2 Pf/kWh zugrunde. geht man zur Sensitivitätsanalyse vom höheren Energiepreis von 6,5 Pf/kWh aus, so ändern sich die meisten Ergebnisse nur quantitativ (Tabelle 3.09): Die durch die Effizienzmaßnahmen erzielbaren Gewinne werden höher, die Attraktivität der Maßnamen steigt dadurch. Die wirtschaftlich sinnvolle Dämmstoffdicke erhöht sich geringfügig. Für zwei Maßnahmen ergeben sich aber auch qualitativ veränderte Einstufungen: − Dämmung als Nachrüstung im geneigten Dach von außen mit Umdeckung oder von innen durch Innendämmung − Nachrüstung von Einfachverglasung auf Wärmeschutzverglasung in bestehenden alten Fensterrahmen. Die Sensitivitätsanalyse vom niedrigen Energiepreis von 4 Pf/kWh führt gleichfalls zu nur quantitativ verschobenen Ergebnissen, Tabelle 3.10: Die durch die Effizienzmaßnahmen erzielbaren Gewinne werden geringer, die Attraktivität der Maßnahmen sinkt, auch wenn die meisten Maßnahmen wirtschaftlich bleiben. Die wirtschaftliche Dämmstoffdicke reduziert sich geringfügig. Folgende Einstufungen verschieben sich: • Wärmedämmung von Geschossdecken von oben, begehbar • Wärmedämmung von Kellerdecken von unten • Wärmedämmung von Kellerdecken von oben bei Fußbodenerneuerung (bedingte Maßnahme).

Es ist nicht einfach, bei größeren Dämmstoffdicken elegante Fassaden und Details zu gestalten; viele Fertiglösungen der Industrie zeigen hier noch deutliche Schwächen. Gauben, Traufen und Fensterlaibungen sind Punkte, die entwerferisches Geschick erfordern [293].

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

325

Tabelle 3.08. Ergebnisse der Untersuchungen von Nachrüstpflichten zur Energieeinsparung im Gebäudebestand, nach [395].

Tabelle 3.09. Sensitivitätsuntersuchung auf höheren Energiepreis: Es ändern sich die dick hervorgehobenen Einstufungen qualitativ, alles andere nur geringfügig quantitativ, nach [395].

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Tabelle 3.10. Sensitivitätsuntersuchung auf niedrigeren Energiepreis: Es ändern sich die dick hervorgehobenen Einstufungen qualitativ, alles andere nur geringfügig quantitativ, nach [395].

Die angegebenen Kostensteigerungen sind durch diese gutachterlichen Untersuchungen [394; 395] belegt, in denen die Anlagentechnik gegenüber dem geltenden Recht unverändert gehalten wurde und die Verbesserungen allein beim baulichen Wärmeschutz ansetzten. Die Ergebnisse werden durch Erkenntnisse aus Förderprogrammen untermauert. Inwieweit sich die Kostenfolgen tatsächlich verwirklichen, wird maßgeblich von der künftigen Praxis der Gebäudeplanung, aber auch von der Entwicklung der Marktpreise für Produkte, welche die strengeren Vorgaben dieser Verordnung erfüllen, bestimmt. Obwohl sich bei der zurückliegenden Novellierung der Wärmeschutzverordnung im Jahre 1993 aus den damaligen Gutachten Erhöhungen der Gebäudekosten in derselben Größenordnung ergaben, sind in der Praxis statistisch kaum verordnungsbedingte Erhöhungen der Gebäudekosten nachweisbar. Im Gegensatz zu anderen Mehrkosten ergibt sich durch energieeinsparbedingte Betriebskostensenkungen im Zeitablauf eine Kompensation der Mehrinvestitionen. Die Amortisationszeit der zusätzlichen Investitionsmehrkosten infolge der Heizkostenersparnis liegt bei Berechnungen nach der Kapitalwert-Methode bei rd. 10 bis maximal 25 Jahren und ist bei üblichen Nutzungsdauern der Gebäude in jedem Fall wirtschaftlich vertretbar. Hierbei ist zu beachten, dass der Gutachter die bisher vom BMWI angegebenen Energiepreissteigerungen von ca. 0,8 bis 1,0 % (real) zugrunde ge-

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

327

legt hatte. Eine im Auftrag des BMWI erfolgte Untersuchung der Prognos AG vom Oktober 1998 geht bei der Umsetzung der nationalen Energie/Ökosteuern davon aus, dass sich fossile Energieträger bis 2020 um bis zu 40% verteuern. Die Mehrkosten des energiesparenden Bauens werden häufig unterschätzt! Alle Behauptungen über wesentlich höhere Baukostensteigerungen haben sich nach Prüfung als nicht stichhaltig erwiesen. Für die Bewertung von Mehrkostengrößen ist auch zu berücksichtigen, dass es sich vielfach um die Kosten der ersten Pilotprojekte im Bundesgebiet handelt. Naturgemäß liegen die Kosten für Pilotprojekte immer höher als in der Folge bei breiter Markteinführung der Technologie zu erwarten ist. Darüber hinaus handelt es sich häufig um spezifisch teurere Einfamilienhäuser (große Hüllfläche, Einzelobjektausschreibungen). Baukostensenkende technische Optimierungen im Detail, wie z.B. vergrößerte Sparrenabstände werden noch nicht vorgenommen. Die Bandbreite liegt nach Untersuchungen von [231] zwischen 35 und 115 EUR/m² Wohnfläche. Die investiven Mehrkosten betragen in EUR/m² Wohnfläche für die Fenster 8 bis 10, Kellerdecke 3 bis 10, Dach 5 bis 8, Wohnungslüftung und Außenwand: Keine. Verantwortlich für die Unterschiede in den spezifischen Kosten sind die folgenden Faktoren: − Kleine Einfamilienhäuser sind spezifisch teurer. − Die Investitionskosten von Wärmerückgewinnungsanlagen liegen mit 5000 bis 6000 EUR pro Einfamilienhaus gegenüber den Abluftanlagen mit 1500 bis 2000 EUR je Einfamilienhaus sehr hoch. − In den Gebäudedokumentationen werden vielfach die Mehrkosten für die Wärmeschutz-Isolierverglasung von Wintergärten der Niedrigenergiehaus-Bauweise zugerechnet, obwohl Wintergärten aufgrund ihres geringen Beitrages zur Heizenergieeinsparung nicht zu den Komponenten der Niedrigenergiehausbauweise gehören. − Es ist zu erwarten, dass neben dem Einsatz der Wärmeschutzisolierverglasung vor allem die Dachdämmdicken und die Dämmung von Decken gegen Keller, Erdreich oder Außenluft dicker ausgeführt werden. Da keine konstruktiven Änderungen erforderlich sind, wachsen hier in der Mehrzahl der Fälle nur die reinen Materialkosten, der Arbeitsgang erforderlich in der Regel keinen höheren Lohnersatz. − Der Einsatz preislich unterschiedlicher Dämmstoffe für den gleichen Zweck schwankt erheblich. − Unterschiedliche Konstruktionen, besonders für Außenwände und Dächer schwanken ebenfalls erheblich. − Für ein Einfamilienhaus mit 150 m² Wohnfläche ist überschläglich mit investiven Mehrkosten bei Einhaltung der Grundanforderungen der

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− −

−

− − −

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Energieeinsparverordnung zwischen 2500 EUR bis max. 4000 EUR (bei ungünstiger Planung) auszugehen. Im Geschosswohnungsbau ergeben sich je Wohneinheiten Mehrkosten um 1500 bis 2000 EUR. Zum Vergleich: Für eine (nicht immer notwendige) Unterkellerung betragen die Kosten ca. 15000 EUR je Einfamilienhaus. Für einen Tiefgaragenplatz im Geschosswohnungsbau werden 10000 EUR je Wohneinheit finanziert, und auch ein „freier“ Stellplatz ist nicht unter 4000 EUR herzustellen. Erfahrungen zeigen, dass mit Mehrkosten unter 10% Niedrigenergiebauweise realisierbar ist. Die Mehrkosten für die Niedrigenergiehausbauweise müssen sich senken. Bei Mehrkosten unter 50 EUR je m² Wohnfläche kann bei Anlegung von realistischen Energiepreisen bereits eine Wirtschaftlichkeit der Niedrigenergiebauweise erwartet werden. Bereits ab 0,35 bis 0,40 EUR je Liter Heizöl ist eine Niedrigenergiehaus-Bauweise wirtschaftlich. Prognostiziert wird die Auswirkung einer Energiesteuer durch eine Preissteigerungsrate von 8 % pro Jahr. Damit wäre im Mittel der nächsten 25 Jahre mit einem Energiepreis von 0,60 bis 1,20 EUR je Liter Heizöl oder m³ Erdgas zu rechnen [231]. Unterschiede in Planungsaufwand und Ausführungsablauf sind ebenfalls sehr stark schwankend. Der Stromverbrauch für die Lüftung muss begrenzt werden [220]! Vergleicht man den aus den erhöhten Bauwerkskosten resultierenden, zusätzlichen Kapitaldienst mit den laufenden Energieeinsparungen, so erhält man bei moderaten Energiepreiserhöhungen einen Ausgleich in der Regel bereits innerhalb der ersten 10 Jahre („einfache Wiedererwirtschaftung“) [163].

Einige Anmerkungen hierzu: Die technische Umsetzung der Anforderungen der EnEV erfordert einen Kostenaufwand, der durch die damit zu erzielenden Einsparungen wirtschaftlich nicht gedeckt werden kann. Es gibt kein Beispiel, bei dem die Wirtschaftlichkeit „nachvollziehbar“ nachgewiesen werden konnte. Die der Bundesregierung vorliegenden Gutachten zur Wirtschaftlichkeit, die zur Begründung der verschärften Anforderungen vorstehend herangezogen wurden, sind offenbar manipulierte Elaborate [363]. Meist ist auch ein grundsätzlicher Irrtum die Grundlage des falschen Wirtschaftlichkeitsnachweises: Es wird das „Kostenminimum“ mit der Wirtschaftlichkeit verwechselt. Es werden das „Kostenminimum“ oder auch das „Energieverbrauchsminimum“ dargestellt und dann behauptet, dies seien die anzu-

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

329

strebenden besten Lösungen, oder das Kostenminimum sei das wirtschaftliche Optimum des Wärmeschutzes. Wenn ein Minimum als „wirtschaftlichste“ Lösung genannt wird, dann handelt es sich doch lediglich um die kostengünstigste Lösung, die jedoch keineswegs wirtschaftlich sein muss. Nach dem Summenverfahren werden die drei Kostenanteile Investitionskosten, Heizkosten und konstanter Sockelbetrag addiert, was dann zu einem Minimum führt. Eine Aussage über die Wirtschaftlichkeit wird damit jedoch nicht gemacht. Der Sockelbetrag kann so groß sein wie er will, das Kostenminimum bleibt unverändert, die Gesamtkostenkurve wird nur vertikal verschoben; insofern kann eine kostenminimierte Lösung durchaus unwirtschaftlich sein [363]. Wenn gegenläufige Kostenfunktionen zusammengefasst werden, dann wird damit das Gesamtkostenminimum bestimmt, doch der konstante Sockelbetrag, der immer vorliegt und zu berücksichtigen ist, hat auf die Lage des Minimums überhaupt keinen Einfluss. Dies zeigt schon sehr deutlich, dass ein Kostenminimum mit Wirtschaftlichkeit verwechselt wird. Z.B. kann durch manipulierte Datenwahl das Minimum geschickt in den Bereich hoher Dämmstoffdicken gedrückt werden. Auch eine hohe Amortisationszeit – etwa 50 Jahre – führt zu Superdämmungen, dabei spricht man dann vom „Betrachtungszeitraum“ oder sogar von der „Restnutzungsdauer“ – eine Täuschung des Nutzers; immer handelt es sich um die Amortisationszeit. Bild 3.26 zeigt, dass die zusammengesetzten Kostenkurven ein Minimum ergeben. Die Abszisse kennzeichnet den Aufwand, die Kosten, hier durch die Dämmstoffdicke d charakterisiert, die Ordinate zeigt den Nutzen, hier durch den U-Wert repräsentiert. Dabei teilt sich die Achse des Kostenaufwandes in drei Teile: Empfehlenswerter Bereich bis zum Grenzwert, uneffizienter Bereich vom Grenzwert bis zum Minimum und jenseits des Minimums ein Bereich, da mit mehr Aufwand weniger erreicht wird. Minimum ist dann die Stelle des „geringsten Ordinatenwertes“. Der Wert auf der Abszisse, „Dicke der Dämmung“, interessiert nicht. Nach [363] handelt es sich um eine „eindimensionale“ Überlegung.

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.26. Minimum oder Effizienz [363]. Zusammengesetzte Kostenkurven haben ein Minimum. Dabei wird die Ordinate minimiert, die Abszisse dagegen wird nicht beachtet (eindimensionale Betrachtungsweise). Der Grenzwert jedoch beachtet beide Koordinaten und ist das Maß für die Effizienz (zweidimensionale Betrachtungsweise, immer maßgebend).

Am Anfang der Summenkurve wird mit wenig Aufwand noch ein großer Nutzen erzielt (steiler Abfall); dieser Nutzen wird aber immer geringer und am Punkt des Minimums erbringt ein zusätzlicher Aufwand dann überhaupt keinen zusätzlichen Nutzen mehr. Bei weiterem Aufwand wird weniger als vorher erreicht, die Summenkurve steigt wieder an, mit mehr Aufwand wird weniger erreicht. Ergebnis: Das Minimum ist als Empfehlung für eine Konstruktion nicht brauchbar, da es nur eindimensional definiert ist und den Beginn „unsinniger“ Lösungen beschreibt [363]. Bei einer Konstruktionsempfehlung muss deshalb die Effizienz Grundlage der Entscheidung sein. Effizienz bedeutet aber das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand. Auch die Wirtschaftlichkeit ist ein Effizienzkriterium. Die effiziente Lösung liegt also irgendwo zwischen dem Koordinatennullpunkt und dem Minimum. Maßgebend für die Bestimmung einer empfehlenswerten Konstruktion ist deshalb allein der Grenzwert! Nach dem EnEG muss die Wirtschaftlichkeit gegeben sein (vgl. Abschnitt 1.1.1). Die Wirtschaftlichkeit wird beim U-Wert gekennzeichnet durch die Neigung der Tangente an die Summenkurve (vgl. Bild 3.26). Am Anfang ist die Neigung sehr steil (gute Wirtschaftlichkeit); dann aber wird sie immer flacher, die Wirtschaftlichkeit nimmt kontinuierlich ab. Der Grenzwert bestimmt nun die Stelle, an der das Kriterium der Wirtschaftlichkeit, das gewählte Mehrkostennutzenverhältnis gerade noch erfüllt wird. Bei weiterer Minderung des U-Wertes (bzw. weiterer Verschärfung des Anforderungsniveaus in der EnEV) wird durch die zu flache Neigung der Tangente die Wirtschaftlichkeit verlassen. Dies bedeutet dann aber einen Verstoß gegen EnEG § 1.

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

331

Die wirtschaftlich zu akzeptierenden U-Werte liegen insofern weitgehend „über“ den heute in der EnEV erzwungenen U-Werte, sie sind demzufolge unwirtschaftlich. Bei dem verschärften Anforderungsniveau der EnEV verschlimmert sich die wirtschaftliche Situation weiterhin beträchtlich. Dies gilt für alle Komponenten der Bau- und Anlagentechnik der EnEV. Wirtschaftsfachleute sprechen bei der Begründung der Wirtschaftlichkeit von einer Prozentfalle beim Hausbau. 4 bis 5 % höhere Investitionskosten beim Hausbau bedeuten 20 % bis 30% Energiekosten-Ersparnis. Prozente als dimensionsloser Anteil vom Hundert werden dabei manipulativ gebraucht. Schließlich beziehen sich die 4% bis 5% der Investitionskosten auf eine Bausumme von z.B. 250000 Euro, bedeuten also 10000 Euro bis 12500 Euro, wogegen sich die 20% bis 30% jährlicher EnergiekostenErsparnis aus maximal z.B. 750 Euro mit 150 Euro bis 225 Euro errechnen. Stellt man die Ausgaben dem Rückfluss der Mittel gegenüber, so vergehen bis zum Ausgleich volle 67 Jahre; Kapitaldienst, Geldwertschwund, Lebensdauer der gekauften Ware und Werte, deren Amortisation sind nicht berücksichtigt, noch weniger die Kosten und Probleme einer späteren Entsorgung. 3.5.3

Preisniveau bei Bauprodukten

Da einige Bauprodukte von hoher energetischer Qualität künftig Standardprodukte sein werden, ist für diese Produkte mit einem Sinken der Preise infolge der Skaleneffekte bei Herstellung und Vertrieb zu rechnen. Diese Wirkung trat schon bei den zurückliegenden Novellierungen der Wärmeschutz- und Heizungsanlagen-Verordnung auf (z.B. bei wärmeschutzverglasten Fenstern und bei Thermostatventilen). Auf dem Markt werden bereits heute Niedrigenergiehäuser angeboten, die das Anforderungsniveau der vorliegenden Verordnung sogar ohne Mehrkosten erfüllen. Die Innovationen bei Baustoffen und Bauteilen haben in den vergangenen Jahren zu energetisch leistungsfähigeren Produkten ohne nennenswerte Preissteigerungen geführt und werden künftig Standardprodukte sein. Die Wirtschaftlichkeit von Dämm-Maßnahmen wird oft unterschätzt, da sie in der Regel nur unter kurzfristigen, statischen Gesichtspunkten beurteilt werden kann. Betrachtet man sie dagegen entsprechend der Lebensdauer von rd. 30 Jahren langfristig und berücksichtigt man zudem im Mietwohnungsbau steuerliche Aspekte sowie die Umlagefähigkeit der Investitionen auf die Miete, ergibt sich ein deutlich positiveres Bild. Siepe [376] veranlasste Berechnungen mit einem dynamischen Bilanzierungsprogramm, das alle Zahlungsflüsse über einen Zeitraum von 30 Jahren

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

berücksichtigt. Die Bilder 3.27 bis 3.30 zeigen Einnahmen, Ausgaben und die Bilanz der kompletten energetischen Sanierung von Gebäuden als Barwert über die Lebensdauer. Die Ergebnisse der Maßnahmen wurden jeweils kumuliert betrachtet. Bild 3.27, Einfamilienwohnhaus: Einzelne Maßnahmen (Kellerdeckenund Dachbodendämmung) sind unwirtschaftlich, alle anderen Maßnahmen rechnen sich. Der Hausbesitzer hat zwei Möglichkeiten,

− er führt nur die wirtschaftlichen Maßnahmen durch, − er führt alle Maßnahmen durch, wobei die wirtschaftlichen die unwirtschaftlichen mittragen. Er hat dann das Bestmögliche getan, den Energieverbrauch nachhaltig gesenkt und gleichzeitig mit der Sanierung einen Gewinn erwirtschaftet.

Bild 3.27. Wirtschaftlichkeitsberechnungen für die energetische Sanierung eines Einfamilienhauses der 60er Jahre.

Bild 3.28, Mietwohnungsbau: Hier sind alle Maßnahmen aufgrund der günstigen Rahmenbedingungen (Umlagefähigkeit auf die Miete, steuerliche Vorteile) hochrentabel.

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

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Bild 3.28. Wirtschaftlichkeitsberechnungen für die energetische Sanierung eines Mehrfamilienhauses der 60er Jahre (privater Investor).

Bild 3.29, gemeinnütziges Wohnungsunternehmen: Aufgrund günstiger Kredite sieht hier die Bilanz noch besser aus. Energetische Sanierung im Mietwohnungsbau ist allerdings für die Mieter immer mit einer Warmmietenerhöhung verbunden (Kaltmietenerhöhung./.Heizkosteneinsparung). Dies hält sich in der Regel jedoch in erträglichen Grenzen von 5 EuroCent-Beträgen je m² und Monat.

Bild 3.29. Wirtschaftlichkeitsberechnungen für die energetische Sanierung eines Einfamilienhauses der 60er Jahre (Wohnungsbaugesellschaften).

334

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.30, Warmmietenentwicklung: Es ergab sich, dass die komplette energetische Sanierung bei den meisten Gebäuden rentabel ist, sie führt im Schnitt zu einer Verbrauchssenkung von 60%.

Bild 3.30. Warmmietenerhöhung durch energetische Sanierung eines Mehrfamilienhauses der 60er Jahre.

3.5.4

Mieten und Gesamtwohnkosten, Verbraucherpreise

Weil die Anforderungen der Verordnung sämtlich dem Wirtschaftlichkeitsgebot genügen, ist davon auszugehen, dass investiv bedingte Steigerungen der Mieten und Gesamtwohnkosten neuer Gebäude durch die eingesparten Energiekosten weitgehend kompensiert werden. Für das Verbraucherpreisniveau sind eher die Gesamtwohnkosten maßgebend. Mit wahrnehmbaren Auswirkungen auf das Preisniveau, insbesondere das Verbraucherpreisniveau, ist vor diesem Hintergrund nicht zu rechnen oder werden gering gehalten. Im Wohnungsbau wird der durch höhere Investitionskosten entstehende jährliche Finanzierungsaufwand bei neuen Gebäuden in Höhe von etwa zwei Dritteln bereits nach der ersten Heizperiode durch eingesparte Jahresenergiekosten unmittelbar wieder ausgeglichen. Damit wird der Einfluss des Investitionsmehraufwandes auf die Mieten und Gesamtwohnkosten deutlich eingeschränkt. Auch die Aufgaben des kosten- und flächensparenden Wohnungsbaues lassen sich, wie viele Beispiele belegen, mit erhöhten Anforderungen an

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

335

das energiesparende Bauen umsetzen, da die erheblichen Kostenreduktionspotentiale die hier anstehenden geringen Kostensteigerungen bei weitem ausgleichen. Bei energetisch optimierter Planung könnte man bereits heute ohne Mehrkosten die entsprechenden Energieeinsparungen erreichen. Auf dem Markt besteht bereits heute ein Angebot an Niedrigenergiehäusern, das die Anforderungen der neuen Verordnung ohne Mehrkosten erfüllt. Die relativ geringen Mehrkosten ergeben sich insbesondere durch eine Reihe von Innovationen, die ohne Preissteigerungen umgesetzt werden konnten. Die Entwicklung bei Verglasungen und Fenstern ist ein Beispiel dafür: Während mit der zweiten Wärmeschutzverordnung der Einbau von Isolierverglasungen begann, wurden mit der dritten Wärmeschutzverordnung die flächendeckende Verwendung von Wärmeschutzverglasungen eingeleitet. Die Wärmedurchgangskoeffizienten moderner Fenster weisen nur noch die halben Werte im Vergleich mit einfach-isolierverglasten Fenstern auf. Durch verbesserte großindustrielle Verfahren, insbesondere bei der Beschichtung sowie beim Einfüllen von Edelgasen konnten Preissteigerungen vermieden werden. Regional wird der Preis früherer Isolierverglasungen teilweise unterschritten. Auch im Bereich der Wandbaustoffe werden heute deutlich verbesserte Produkte mit einem guten PreisLeistungs-Verhältnis angeboten. Im Rahmen der Energieeinsparverordnung werden Maßnahmen zur Energieeinsparung durch eine günstigere Mietpreisbewertung belohnt. Es sollen auf Basis einer DIN-Norm Multiplikatoren größer und kleiner 1 – je nach energetischem Standard des Gebäudes – gebildet werden, die zur Mietpreisbewertung herangezogen werden. Die zulässige Miete weicht um einen entsprechenden Faktor vom Mietpreisspiegel ab. Experten haben immer wieder bemängelt, dass die bisherige Wärmeschutzverordnung bei nicht selbstgenutzten Gebäuden dem Hausbesitzer zwar die Lasten für den besseren Wärmeschutz aufbürdet, die Einsparungen in Form sinkenden Heizenergieverbrauchs jedoch dem Mieter zugute kommen. Die neue Regelung soll den Anreiz für Hausbesitzer, gebäudeenergetisch optimal aufzurüsten, erhöhen. Für Mehrfamilien-Wohngebäude werden künftig regionale Heizspiegel in Abhängigkeit von wesentlichen Gebäudeeigenschaften (Gebäudegröße, Einrichtungszeitraum/Anforderungen) erstellt. Die statistischen Erhebungen und Auswertungen der Ergebnisse der verbrauchsabhängigen Erfassung und Abrechnung der Heizkosten zeigen, dass erhebliche Streuungen der Verbrauchsergebnisse bei vergleichbaren Gebäudetypen vorliegen und hierbei vielfach Mängel bei der Heizungsanlage (unterlassene Nachrüstungen, veraltete Technik, Fehleinstellungen, Betriebsmängel) die Ursache

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

sind. Auswertungen belegen z.B., dass über 10% der erfassten Gebäude mehr als 50% gegenüber dem Mittelwert erhöhte Verbrauchswerte aufweisen können. Für Gebäude, die im Vergleich zu setzenden Energieverbrauchswerte um mehr als 30% überschreiten, sollen die Heizungsanlagen und deren Betrieb von hierfür mit der Überwachung nach § 7 des Energieeinsparungsgesetzes beauftragten Stellen überprüft werden, ggf. sind Nachrüstungen zu veranlassen. Die Erarbeitung einer Energiediagnose für Gebäude, die die entsprechenden Energieverbrauchswerte um mehr als 30 % überschreiten, werden dringend empfohlen [321]. Auch die Abrechnung der Energiekosten kostet Geld! Eine 80 m²Neubauwohnung, die heutzutage i.d.R. eine Wärmeleistung von – nur noch – ca. 3 kW hat, wird eine jährliche Wärmemenge verbrauchen, die im Durchschnitt ca. 5 MWh/a bis 6 MWh/a beträgt. Die daraus resultierenden Heizkosten belaufen sich dann z. Zt. je Jahr auf etwa 200 bis 500 Euro. Die Kosten für den „Wärmedienst“ betragen – je nach dem „Komfort“ der installierten Heizungsanlage – im Jahr 25 bis 50 Euro. Wenn die Kosten für die Abrechnung und Verteilung der Heizkosten inzwischen üblicherweise 10 % bis 20 % der jährlichen Heizenergiekosten (einer Wohnung) betragen muss zumindest die Frage nach dem Sinn der „verbrauchsabhängigen Heizkostenabrechnung“ neu gestellt und diskutiert werden. Mit der erreichten Verbesserung, d.h. Minderung des spezifischen Wärmebedarfs für einen Raum, werden sich auch seine absoluten Wärmeverbräuche (und damit die Heizkosten) reduzieren. Die verbrauchsabhängige Heizkostenabrechnung kann – mit erheblichem gerätetechnischen und materiellen Aufwand – lediglich nur noch in geringem Umfang dazu beitragen, den Heizenergieverbrauch und die Heizkosten zu senken. 3.5.5

Auswirkungen auf die öffentlichen Haushalte

3.5.5.1 Bund, Länder und Gemeinden als Bauherren Nach der vom Statistischen Bundesamt herausgegebenen Bautätigkeitsstatistik wurden im Jahre 1998 für die öffentlichen Bauherren – Bund, Länder und Gemeinden – rund 2600 Neubauten fertiggestellt, die mit Gebäudekosten von insgesamt rund 4,5 Mrd. EUR veranschlagt waren. Es handelte sich dabei fast ausschließlich um größere Nicht-Wohngebäude, in der Regel mit Büro- oder ähnlicher Nutzung. Vorliegende gutachterliche Untersuchungen weisen bei solchen Gebäuden eine Erhöhung der Gebäudekosten von deutlich unter einem Prozent aus. Auf der Basis der genannten Daten des Jahres 1998 wird die jährliche Mehrbelastung von Bund, Länder und Gemeinden durch die Neubau-Anforderungen der Verordnung mit 35 bis 45 Mio. EUR geschätzt.

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

337

Für die Kostenfolgen der Anforderungen an den Gebäudebestand lässt sich für die öffentlichen Bauherren eine entsprechende Hochrechnung nicht durchführen; weder ist die Summe der energierelevanten Maßnahmen an bestehenden Gebäuden statistisch erfasst noch liegen Erkenntnisse darüber vor, welcher Art diese Maßnahmen sind und wie der derzeitige Zustand der zahlreichen Gebäude ist. Dies wäre aber Voraussetzung für eine aussagefähige Hochrechnung, da die zu erwartenden Mehrkosten je nach Art der Maßnahme und der Gebäude deutlich verschieden sein können. Auch für die Baumaßnahmen von Bund, Ländern und Gemeinden gilt jedoch als Folge der Ausrichtung der Verordnung am Wirtschaftlichkeitsgebot, dass sich Mehraufwendungen innerhalb angemessener Zeit generell durch eingesparte Energiekosten amortisieren. Folglich werden die investiven Mehrkosten schon sehr bald – im Bestand in der Regel innerhalb von 15 Jahren – durch Einsparungen bei anderen Titeln der Haushalte kompensiert; die Anwendung der Verordnung trägt mittelfristig also zur Haushaltskonsolidierung bei. Da sich der Energiebedarf der neuen Gebäude allerdings um rd. 30 % verringert, führen die Mehrkosten über eine Senkung der Energiekosten mittel- und langfristig sogar zu einer Entlastung der Haushalte. 3.5.5.2 Verwaltungskosten Die Verordnung stellt es den Ländern grundsätzlich frei, auf welchem Wege und in welchem Umfang sie die Einhaltung der Anforderungen überwachen. Bei der bisherigen Wärmeschutzverordnung erfolgte die Überwachung der Anforderungen – soweit hierfür Verfahren vorgeschrieben waren – im Rahmen des Vollzugs des Bauordnungsrechts. Die Energieeinsparverordnung erfordert keine Änderung dieser Praxis und verursacht daher keine zusätzlichen Vollzugskosten bei den Ländern und Gemeinden. Nennenswerte zusätzliche Verwaltungskosten für die Ermittlung und Bekanntmachung der Vergleichsmaßstäbe für Energieverbrauchskennwerte (§ 13 Abs. 6) können vermieden werden, weil eine weitgehende Nutzung der Erkenntnisse aus der verbrauchsabhängigen Abrechnung der Heiz- und Warmwasserkosten vorgesehen ist. 3.5.5.3 Finanzielle Förderung Bislang wird die Investitionsbereitschaft im Bestand durch Förderprogramme gestützt, wodurch die bedingten Anforderungen der Verordnung verstärkt (und im Einzelfall zeitiger) zur Geltung kommen. Dies trifft besonders auf den Gebäudebestand in den neuen Ländern zu, wo nach wie vor ein erhöhter Modernisierungsbedarf besteht. Es besteht die Absicht, auch künftig die energetische Modernisierung entsprechend zu flankieren

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

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(Koalitionsvertrag: Verstärkte Förderung der Bestandserneuerung im Wohnungsbau). Für neue Immobilien, die nach dem Standard der EnEV gebaut werden müssen, gibt es keine Ökoförderung. 3.5.5.4 Auswirkung der energetischen Modernisierung von Gebäuden auf den Arbeitsmarkt Untersuchungen des DIW zeigen, dass durch umfassende Maßnahmen zur Verbesserung der Wärmedämmung bestehender Wohngebäude per Saldo rd. 77.000 neue Arbeitsplätze geschaffen werden könnten. Dabei wird unterstellt, dass die Maßnahmen jeweils im Zuge ohnehin erforderlicher Instandsetzungs- und Modernisierungsmaßnahmen. d.h. konsequent nach geltenden Vorschriften durchgeführt werden (jährlicher Mehrinvestitionsbedarf: rd. 5 Mrd. EUR). Wenn man die Ergebnisse der DIW-Studie auf Nicht-Wohngebäude hochrechnet, kommen weitere 38.000 neue Arbeitsplätze (50% von 77.000) hinzu. Dabei wird ein dem Verhältnis der CO2-Emissionen (NichtWohngebäude zu Wohngebäude 1 : 2) entsprechender Mehrinvestitionsbedarf von etwa 3 Mrd. EUR angenommen. Etwa in der gleichen Größenordnung könnte schließlich auch die Anzahl neuer Arbeitsplätze liegen, die durch Nachrüstungsvorschriften im Bereich der Heizungstechnik (vor allem Austausch veralteter Heizkessel) entstehen würden. Basis für diese Abschätzung ist eine jährliche Austauschquote von 500000 Heizkesseln mit einem Investitionsvolumen von ebenfalls 3 Mrd. EUR. Insgesamt könnten durch die vorstehend skizzierten Maßnahmen bis zu 150000 neue Arbeitsplätze geschaffen werden. 3.5.6

Honorierung

Die Kosten für Architekten und Ingenieure zur Einhaltung der Energieeinsparverordnung richten sich nach den HOAI §§ 6, 72, 78 und 79, wonach Entwurf, Bemessen und Nachweis des Wärmeschutzes nach der bisherigen WSVO’95 und nach bauordnungsrechtlichen Vorschriften zu den Leistungen der thermischen Bauphysik zählen. Für die beschriebene Tätigkeit bedarf es einer Qualifizierung auf gesetzlich begründeter Basis. Es gehört zu den Aufgaben des Planers, nicht nur den prüffähigen Nachweis aufzustellen für die Ausweise über Energie- und Wärmebedarf und auch den Gebäudeplanern zu beraten. Der Leistungsphase HOAI § 78 entspricht das Planungskonzept und die Entwurfsplanung zu erarbeiten. Der Fachplaner muss den Gebäudeplaner bei der wärmeschutztechnischen Durchbildung der einzelnen Bauteile, der Grundrissgestaltung, der Gebäu-

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

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degeometrie und der Gebäudeausrichtung im Hinblick auf einen energiesparenden Wärmeschutz fachmännisch beraten. Erst die Festlegung auch der anlagentechnischen Parameter in einer frühen Planungsphase ermöglicht eine frühzeitige energetische Bewertung des Gesamtsystems entsprechend EnEV. Das bedeutet durchaus eine notwendige Weiterentwicklung der gegenwärtigen Planungspraxis, auch wenn die HOAI bereits für die Vorplanung eine Zusammenarbeit von Architekt und Fachplaner vorsieht (HOAI § 15 (2)): „Das Leistungsbild setzt sich wie folgt zusammen: . . . Grundlagenleistungen . . . 2. Vorplanung . . . Integrieren der Leistungen anderer an der Planung fachlich Beteiligter, Klären und Erläutern der wesentlichen . . . energiewirtschaftlichen (z.B. hinsichtlich rationeller Energieverwendung und der Verwendung erneuerbarer Energien) . . . Zusammenhänge, Vorgänge und Bedingungen . . . “. Als Grundlage der Genehmigungsplanung und der späteren Ausführungsplanung ist der prüffähige Nachweis zu erstellen und mit der Vergabe und Ausführungsplanung abzustimmen. Hieraus folgt gegenüber der bisherigen WSVO’95, dass zusätzliche Leistungen nach HOAI § 78 erforderlich sind. Die Berechnungen des Honorars erfolgten bisher nach HOAI § 79 wegen des Jahresheizwärmebedarfs und nach HOAI § 78 wegen der Transmissionsberechnungen. Die Ingenieurverbände haben bisher empfohlen, die Honorartafel HOAI § 78 Abs. 3 sinngemäß anzuwenden. Danach ist der Schwierigkeitsfaktor f ≈ 0,4 . . . 0,7 zu bewerten. Der Wärmebedarfsausweis nach der WSVO’95 musste nach Ausführung des Gebäudes die energetischen Kennwerte enthalten. Somit sind stichprobenweise Kontrollen hinsichtlich der eingebauten Materialien sowie der haustechnischen Anlagen erforderlich. Hierzu war ein Honorar nach HOAI § 78, Leistungsphase 5, zugrunde zu legen. Deswegen war die Ausführungsüberwachung nach HOAI § 6 zu berechnen. Das Ausstellen des Wärmebedarfsausweises erfolgte nach HOAI § 78 bei einer Bewertung von 15 vom Hundert. Bei der EnEV werden nun die bisherigen Leistungsbereiche für die WSVO und die HeizAnlVO zusammengefasst. Es handelt sich somit nicht nur um eine wärmeschutztechnische, sondern auch um eine anlagentechnische Bewertung unter Berücksichtigung energetischer Gebäudedaten. Es entsteht durch die EnEV ein Mehraufwand durch die Notwendigkeit einer detaillierten Fortschreibung des Nachweises. Diese ist aus § 13 der EnEV abzuleiten. Die EnEV beinhaltet differenzierte Anforderungen an Gebäudetypen als die WSVO’95. Es entsteht ein Mehraufwand durch die Bestimmung der Anlagenaufwandszahl und durch die komplexere Beeinflussung der Anlagentechnik und des Gebäudes untereinander. Durch differenzierte Berechnung von Bauteilen und Einbausituationen durch die jeweili-

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3 Energieeinsparverordnung - EnEV

gen Regelwerke und durch die Berücksichtigung der Luftdichtigkeit und Wärmebrücken entsteht ein zusätzlicher Aufwand. Der Aufwand für den sommerlichen Wärmeschutz ist, wenn auch geringfügig, gestiegen. Insgesamt besteht ein Mehraufwand durch einen erhöhten Abstimmungsbedarf der Planer [457]. Die bisherigen Honorierungsermittlungen nach der HOAI greifen somit nicht mehr. Der gesamte Mehraufwand liegt nach Erfahrungen [457] für 40 Projekte aus verschiedenen Planungsbüros zwischen 30 und 250% bezogen auf die Basis HOAI § 78. Nach einer Empfehlung des Verbandes Beratender Ingenieure bestehen somit keine Vorschriften zur Honorierung der Leistungen, es kann nur auf die allgemeinen zivilrechtlichen Vorschriften des Werkvertragsrechts zurückgegriffen werden. Dies hat zur Folge, dass zwischen den Parteien ein Preis vereinbart werden kann. Haben die Parteien keine Vergütungsvereinbarung getroffen, so gilt die übliche Vergütung als vereinbart. Daher steht es jedem Planer frei, ein Leistungs- und Honorarangebot auf der Grundlage von Stundensätzen abzugeben. Der Verband Beratender Ingenieure empfiehlt für Planer aus dem Bereich der thermischen Bauphysik und Haustechnik das Diagramm zur Honorierung nach HOAI § 10 in Abhängigkeit von anrechenbaren Kosten anzuwenden. Der Vorschlag umfasst die Leistungen bis einschließlich Genehmigungsplanung inklusive Bestimmung der Anlagenaufwandszahl. Besonders bei Objekten mit niedrigen anrechenbaren Kosten kann der tatsächliche Aufwand die Honorierungskurve deutlich übersteigen. Für größere Objekte mit einem hohen Wiederholungsfaktor liegt der Aufwand zwischen dem VBI-Honorierungsvorschlag und den Einzelwerten aus verschiedenen Honorarzonen nach HOAI § 78. Es wird dabei unterstellt, dass die geringeren anrechenbaren Kosten nach dem Diagramm Bild 3.31 besonders für Wohngebäude gelten. Dagegen wird für höhere anrechenbaren Kosten unterstellt, dass der Nachweis nach dem Monatsbilanzverfahren und mit höherem Detaillierungsgrad erfolgt. Darüber hinaus wird vom VBI unterstellt, dass die Anteile des Honorars für die thermische Bauphysik bei etwa 80 bis 85 % des Gesamthonorars und der Anlagentechnik (nach HOAI § 10 Beurteilung der Aufwandszahlen) bei 15 bis 20 % des Gesamthonorars liegen.

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

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Bild 3.31. Diagramm zur Honorarermittlung in Abhängigkeit von den anrechenbaren Kosten (nach HOAI § 10).

Soweit über die Planungsphasen der Genehmigungsplanung hinausgehend maßtechnische Prüfungen und andere Qualitätsüberwachungen der Bauausführung erforderlich sind, sind diese gesondert zu kalkulieren und zu honorieren. Die Verantwortlichen – vom Wirtschaftsministerium über die Oberfinanzdirektionen, von den kommunalen Prüfungsverbänden bis zu den privaten Bauherren – sind in die Pflicht zu nehmen, verbindliche Leistungen zu bestimmen und dann bezüglich der Honorierung angemessene Honorare für ein deutliches Mehr an Leistungen festzulegen [457]. 3.5.7

Bautypische Instandhaltungsbegriffe

Gebäude im Bestand nach der EnEV §§ 8, 9, 10 sind ohne Frage Instandhaltungsobjekte im Sinne der DIN EN 13 306. Die Summe der Werte von Gebäuden in Deutschland liegt im Billionenbereich und übersteigt den Wert jeder anderer Form von Anlagenvermögen [390]. Die Instandhaltung von Gebäuden ist sowohl für die öffentliche Hand wie auch für die freie Wirtschaft von immenser volks- und betriebswirtschaftlicher Bedeutung. Gleichzeitig bestehen hier erhebliche Defizite (Instandhaltungsstau). Mit dem Erscheinen der DIN EN 13306 und der Neufassung von DIN EN 31051 ergeben sich einige Änderungen und Begriffe über Instandhaltung gegenüber dem traditionellen Verständnis. So wird z.B. in der Struktur der Instandhaltung neben die drei bekannten Grundelemente (Wartung, In-

342

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

spektion und Instandsetzung) ein Viertes treten: Verbesserung. Die Normen tragen jedoch den Belangen der Instandhaltung von Gebäuden nicht ausreichend Rechnung. Bautypische Instandhaltungsbegriffe wie Bauunterhaltung / Erhaltung, Sanierung oder Modernisierung fehlen [390]. Im Lebenszyklus von instandzuhaltenden Gebäuden gibt es neben der vorhersehbaren Abnutzung auch nicht vorhersehbare Schadensereignisse, die eine Instandhaltung erforderlich machen, z.B. Einwirkungen von Naturgewalten (Sturm, Hagel, Blitzschlag, Überschwemmung), unbeabsichtigte Beschädigung (Unfall, Bedienungsfehler), absichtliche Beschädigung (Brandstiftung, Vandalismus, Terrorismus) und sonstige Schadensereignisse wie Brand, Kurzschluss, Schimmelpilzbildung, Ungezieferbefall. Für diese Ereignisse bieten DIN EN 13 306 und DIN EN 31 051 nur einen einzigen Begriff: Ausfall, Fehler, Störung. − Begriff Instandhaltung: DIN EN 31 051: Kombination aller technischen und administrativen Maßnahmen sowie Maßnahmen des Managements während des Lebenszyklus einer Betrachtungseinheit zur Erhaltung des funktionsfähigen Zustandes oder der Rückführung in diesen, so dass sie die geforderte Funktion erfüllen kann. Die Instandhaltung kann vollständig in die Grundmaßnahmen Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung unterteilt werden. − Begriff Wartung: • DIN EN 31 051: Maßnahmen zur Verzögerung des Abbaus des vorhandenen Abnutzungsvorrats. • Wartung ist ein Teilaspekt der präventiven Instandhaltung, ausgeführt in festgelegten Abständen oder nach vorgeschriebenen Kriterien zur Verminderung der Ausfallwahrscheinlichkeit oder der Wahrscheinlichkeit einer eingeschränkten Funktionserfüllung einer Einheit. Die Norm definiert 12 Instandhaltungsarten sowie 12 Tätigkeiten der Instandhaltung. Wartung kommt darunter nicht vor. Sinngemäß entsprechend ist noch die Routineinstandhaltung. − Begriff Inspektion: • DIN EN 31 051: Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung des Istzustandes einer Betrachtungseinheit einschließlich der Bestimmung der Ursachen der Abnutzung und dem Ableiten der notwendigen Konsequenzen für eine künftige Nutzung.

3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen

343

• DIN EN 13 306: Konformitätsprüfung: Prüfung auf Übereinstimmung durch Messung, Beobachtung, Prüfung oder Eichung der maßgeblichen Kenngrößen einer Einheit.

Weitere Begriffe in DIN EN 13 306, die der Inspektion ähneln, sind Überwachung, Nachweisprüfung, Funktionsprüfung, Fehlerdiagnose und Fehlerortung. − Begriff Instandsetzung: • DIN EN 31 051: Maßnahmen zur Rückführung einer Betrachtungseinheit in den funktionsfähigen Zustand, mit Ausnahme von Verbesserungen. • DIN EN 13 306: Korrektive Instandhaltung: Instandhaltung, ausgeführt nach der Fehlererkennung, um eine Einheit in einen Zustand zu bringen, in dem sie eine geforderte Funktion erfüllen kann. • DIN EN 13 306: Reparatur: Physische Maßnahmen, die ausgeführt werden, um die geforderte Funktion einer fehlerhaften Einheit wiederherzustellen. Weitere der Instandhaltung vergleichbare Begriffe der DIN EN 13 306 sind Revision und Grundüberholung. − Begriff Verbesserung: Im Zusammenhang mit der Instandhaltung neu eingeführter Begriff in der DIN EN 31 051. Die Bedeutung ist insoweit begrenzt, als dass hier nur Verbesserungen zur Steigerung der Funktionssicherheit gemeint sind und keine Verbesserungen hinsichtlich der geforderten Funktion. • DIN EN 31 051 und DIN EN 13 306: Kombination aller technischen und administrativen Maßnahmen sowie Maßnahmen des Managements zur Steigerung der Funktionssicherheit einer Betrachtungseinheit, ohne die von ihr geforderte Funktion zu ändern. − Zustände und Ereignisse: • Sollzustand, DIN EN 31 051: Die für den jeweiligen Fall festzulegende Gesamtheit der Merkmalswerte. • Funktionsfähiger Zustand, DIN EN 13 306: Zustand einer Einheit, der dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine geforderte Funktion unter der Annahme erfüllen kann, dass die äußeren Hilfsmittel, wenn erforderlich, bereitgestellt sind. • Ausfall, DIN EN 31 051: Beendigung der Fähigkeit einer Betrachtungseinheit, eine geforderte Funktion zu erfüllen.

344

•

•

•

• •

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Dies ist ein Ereignis, bei dem der Abnutzungsvorrat entweder vollständig abgebaut ist oder ein festgelegter Mindestwert unterschritten ist. Abnutzung, DIN EN 31 051: Abbau des Abnutzungsvorrates, hervorgerufen durch chemische und/oder physikalische Vorgänge wie Reibung, Korrosion, Ermüdung, Alterung, Kavitation usw. Abnutzung ist unvermeidbar. Abnutzungsbedingter Ausfall, DIN EN 13 306: Ausfall, dessen Auftretenswahrscheinlichkeit mit der Nutzungszeit oder mit der Zahl der Arbeitsvorgänge der Einheit oder den ausgeübten Beanspruchungen zunimmt. Abnutzung ist eine physikalische Erscheinung, die zu einem Abtrag oder zur Verformung des Werkstoffes führt. Fehler, DIN EN 31 051, DIN EN 13 306: Zustand einer Einheit, in dem sie unfähig ist, eine geforderte Funktion zu erfüllen, ausgenommen die Unfähigkeit während der Wartung oder anderer geplanter Maßnahmen oder infolge des Fehlens äußerer Mittel. Störung, DIN EN 13 306: Zustand einer Einheit, gekennzeichnet durch seine Unfähigkeit, aus beliebigem Grund eine geforderte Funktion zu erfüllen. Schaden, DIN EN 31 051: Im Sinne der Instandhaltung Zustand einer Betrachtungseinheit nach Unterschreiten eines bestimmten (festzulegenden) Grenzwertes des Abnutzungsvorrats, der eine im Hinblick auf die Verwendung unzulässige Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit bedingt.

Es ist der Begriff Schaden entfallen. Damit kommt ein wesentlicher Begriff des allgemeinen Sprachgebrauchs, der Betriebswirtschaft und des Rechtswesens innerhalb der Norm nicht mehr vor. Es ist auch fraglich, ob ein funktionsfähiger Zustand ein adäquater Ersatz für Sollzustand ist. In der Praxis lassen sich Betriebsfehler aufgrund einer langen Nutzungszeit, fehlender ständiger Kontrollen und Ablagerungen, die sich in Strömungsquerschnitten gesammelt haben, nicht immer vermeiden. Schaffen automatischer Fehlererkennungssysteme [391] und Energiediagnosen. Eingriffe in bestehende Anlagensysteme müssen sich natürlich auch immer an den gültigen und anerkannten Regeln der Technik orientieren.

3.6 Gebäudegeometrieverhältnis (Kompaktheitsgrad) A/Ve

3.6

345

Gebäudegeometrieverhältnis (Kompaktheitsgrad) A/Ve

Unter Gebäudegeometrie versteht man die Form des Gebäudes sowie seine Lage und Erschließung. Neben den bekannten Typen gibt es – ähnlich wie in der Biologie – Formen-Mutationen als Folge zeittypischer Ursachen, z.B.: Häuser für das Existenzminimum, Single-Häuser, Heime oder wachsende und schrumpfende Grundrisse. Je kompakter ein Gebäude, desto besser seine energetischen Eigenschaften. Ursache hierfür ist die Minimierung der Hüllflächen (Transmissionsflächen) [263]. Die Bauteilhüllflächen beeinflussen den Heizenergiebedarf. Das Geometrieverhältnis A/Ve eines Gebäudes nach Anhang 1 Tab. 1 hängt ab von der Gebäudeform und von den Gebäudeabmessungen, wie Bild 3.32 verdeutlicht. Große Flächen führen zu hohen Wärmeverlusten, kleine Flächen zu niedrigen. Je Kubikmeter umbauten Raumes V sollen die wärmeaustauschenden Hüllflächen A möglichst klein sein – diesem Ideal entspricht nur die Kugelform. In der Energieeinsparverordnung wird deshalb mit steigendem Verhältnis A/Ve ein besserer Wärmeschutz verlangt. Kompakte Mehrfamilienhäuser besitzen ein kleineres Verhältnis A/Ve als freistehende Einfamilienhäuser und verbrauchen daher bei gleichem Wärmeschutz je Kubikmeter umbauten Raumes weniger Heizenergie. Diesen Einfluss verdeutlicht z.B. die Studie [334]. Der Heizölverbrauch lag im Bundesdurchschnitt (in l/m² Wohnfläche) für die Heizperiode 1994/95 bei einem Mittelwert von 18,02 l/m² (Gebäude mit einer Wohnfläche von ca. 500 m²), es steigt der Verbrauch von 16,28 l/m² (für Häuser ab 3000 m²) bis 22,57 l/m² (für Gebäude bis zu 200 m²). Der mit steigender Gebäudegröße sinkende Verbrauch hängt mit dem kleiner werdenden Verhältnis von Umschließungsfläche A zum Volumen Ve zusammen!

346

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.32. Beispiele für das Gebäudegeometrieverhältnis A/Ve bei unterschiedlichen Gebäudeformen.

3.6 Gebäudegeometrieverhältnis (Kompaktheitsgrad) A/Ve

347

Stark gegliederte Baukörper verhalten sich wie Kühlrippen, z.B. eines Verbrennungsmotors, die Wärme abführen sollen. Es liegt auf der Hand, dass großzügig gestaltete Gebäude mit weitflächig angelegten Grundrissgestaltung wesentlich höhere Energieverluste durch „Kühlrippenarchitektur“ haben können, als solche in kompakter Bauweise. Allerdings soll und darf die künftige Bauweise sich nicht ausschließlich nach dem Prinzip der Kompaktheit eines Gebäudes orientieren. Dies würde zu einer Monotonie in der Architektur und in dem städtebaulichen Konzept führen. Denn der Mensch lebt auch von dem „Erleben“ und dem „psychischen Spannungsfeld“ seiner bebauten Umwelt [162]. Beim Entwurf ist ein kleines A/Ve-Verhältnis anzustreben, es sei denn, dass bei sehr großen Raumtiefen die Minderung des Heizenergiebedarfs durch einen erhöhten Energiebedarf für Kunstlicht und ggf. für Luftkühlung erkauft wird. Glatte, wenig gegliederte Fassaden bei Baukörpertiefen bis ca. 18 m, je nach Nutzung des Kernbereiches, liefern die günstigsten Gesamtwerte des Heizenergiebedarfs. Die Meinung, dass eine Verringerung des A/Ve-Verhältnisses eines Gebäudes generell mit einer Verminderung des Heizenergiebedarfs verbunden ist, ist weit verbreitet. So fordert DIN 4108-2 (Ausgabe März 2001) unter Ziffer 4.2.1.1: „Bei der Gebäudeform und -gliederung ist zu beachten, dass jede Vergrößerung der Außenflächen A im Verhältnis zum beheizten Gebäudevolumen Ve die spezifischen Wärmeverluste eines Gebäudes erhöht; daher haben z.B. stark gegliederte Baukörper einen vergleichsweise höheren Wärmebedarf als nicht gegliederte“. In vielen Literaturquellen finden sich ähnliche Minimierungshinweise. Nach Rabenstein [335] ist die Aussage des 1. Halbsatzes nach DIN 4108-2 falsch. Das, was im Normblatt gemeint war, müsste differenzierter zum Ausdruck gebracht werden. Die Optimierung des Verhältnisses A/Ve eines Gebäudes führt in den meisten Fällen nicht zur energieoptimierten Gebäudeform, die einen minimalen Jahres-Heizwärmebedarf Qh besitzt. Je größer die Anzahl der freien geometrischen Parameter ist, von denen die Gebäudeform abhängt, um so seltener ergeben beide Minimierungsarten die gleiche Gebäudeform. Bisweilen differenzieren nach Rabenstein die zu den Minima von A/Ve und Qh gehörenden Gebäudeformen so stark, dass nicht nur die Unterschiede in den Werten der Jahres-Heizwärmebedarfe Qh beträchtlich sind, sondern sich auch erhebliche Unterschiede im Hinblick auf das notwendige Dämmstoffvolumen ergeben. In den Optimierungsbetrachtungen kann der Wärmedurchgangswiderstand näherungsweise durch den Wärmedurchlasswiderstand der Hauptdämmschicht ersetzt werden. Allgemein ist daher den verbreiteten Auffassungen, die energieoptimierte Form eines Gebäudes ergebe sich auch aus einer Minimierung des A/Ve-

348

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Verhältnisses oder des A/AN-Verhältnisses, zu widersprechen [336]. Für das A/AN-Verhältnis gibt es ähnliche Auffassungen: „Möglichst viel Wohnfläche in einer möglichst kleinflächigen Hülle unterzubringen, ist die Voraussetzung für energiesparendes Bauen“. Bei Optimierungs-Rechnungen dürfte es nach Hauser [336] günstiger sein, AN und nicht Ve während der Formoptimierung konstant zu halten, da die Nutzfläche AN die wichtigere ökonomische Bezugsgröße ist. Dabei ist aus folgenden Gründen der Bezugsgröße Fläche AN der Vorzug zu geben, da der Endverbraucher meist in Flächen denkt, − die primäre Zielgröße bei der Planung von Gebäuden sind Nutzfläche AN − die Baukosten werden meist pro m² genannt − die Miete wird flächenbezogen angegeben − die Heizkosten werden auf die Fläche bezogen

so besitzt eine flächenbezogene Kenngröße einen höheren Informationsgehalt. Gebäude mit großen Raumhöhen schneiden dabei automatisch ungünstiger ab als Gebäude mit kleinen Raumhöhen. Selbstverständlich wird deshalb niemand zu kleineren Raumhöhen übergehen, jedoch wird der energetische Nachteil bei großen Raumhöhen dokumentiert. Falls aufgrund geringerer Raumhöhen in Einzelfällen Raumlufttechnische Anlagen notwendig werden, muss dies gegebenenfalls in der Betrachtung mit einfließen und kann zu einer Verschiebung der Wertigkeit führen. Die bei hohen Raumhöhen mögliche Anordnung von Zwischendecken, Emporen u. dgl. bewirken eine Vergrößerung der Bezugsfläche und damit eine Verkleinerung der Energiekennzahl. Dies ist sinnvoll, weil das Gebäude intensiver nutzbar ist. Dass z.B. zu einer Sport- und Schwimmhalle andere Raumhöhen als im Wohnungsbau gehören, weiß jeder und wird deshalb auch eine höhere Energiekennzahl akzeptieren. Die räumliche Disposition eines Gebäudes wird zu einer entscheidenden Weichenstellung für den Energiehaushalt. Das Verhältnis von umschlossenem Volumen und energietransmittierender Oberfläche kann hierbei nur ein Parameter sein. Auch hier sind umfassendere Betrachtungen erforderlich. Wie werden Räume orientiert, welches Verhältnis von geschlossenen Wandflächen zu transparenten Teilen der Gebäudehülle liegt vor? Wie groß ist letztlich die Menge der Bauteile, die ich überdies benötige, das vorgegebene Programm zu erfüllen und welche Eingriffe in Stoff- und Energiekreisläufe sind hierfür vonnöten? Wie tief sind die Räume, ist eine

3.6 Gebäudegeometrieverhältnis (Kompaktheitsgrad) A/Ve

349

natürliche Lüftung und Belichtung möglich? Dies alles sind im Projektverlauf frühzeitig getroffene Entscheidungen, die den Energieverbrauch des Hauses wesentlich determinieren [326]. Auch bei der Betrachtung der Konstruktion muss es darum gehen, mehr zu sehen als nur den jeweiligen Schichtaufbau der Gebäudehülle. Der wohl größte Aufwand an Energie ist ja zunächst erforderlich, das Tragwerk eines Hauses zu bilden und auftretende Kräfte ins Gleichgewicht zu setzen. Energetisch optimiertes Bauen kann davor nicht Halt machen. Fragen der Wärmespeicherfähigkeit eines Gebäudes, Energieinhalt von Konstruktionen, nicht nur bezogen auf die Phase der Gebäudenutzung, sondern auf den gesamten Lebenszyklus bis hin zur Entsorgung und Weiterverwertung spannen den Bogen der notwendigen Betrachtung weit über das eigentlich Objekt hinaus. Aspekte des sommerlichen Wärmeschutzes und der Versorgung der Innenräume mit Tageslicht bleiben bei dieser Überlegung außer Betracht, ebenfalls die Rückgewinnung von Wärmeenergie und die Möglichkeit der Ausnutzung von opaken Hüllflächen zur aktiven Solarenergienutzung sowie, dass nur die Sohlfläche des Gebäudes erdreichberührt ist [326]. Gauben sollten vermieden werden, weil sie das A/Ve-Verhältnis verschlechtern, schwierig abzudichten sind, bei ausreichenden Dämmdicken plump aussehen und teuer sind. Falls notwendig, sollten Gauben in geschlossenen Gruppen angeordnet werden, Fertiggauben verwenden und evtl. temporär vom Innenraum thermisch trennen, wie z.B. durch innenliegende Rollläden. Erker verschlechtern ebenfalls das A/Ve-Verhältnis. Sie sollten vermieden werden, oder vom Innenraum temporär thermisch trennbar sein. Am besten durch entsprechend gestaltete Balkone mit thermisch getrennter Konstruktion [235]. Das A/Ve-Verhältnis ist nicht die maßgebende Größe für die energetische Beurteilung der Gebäudegeometrie, falls man von einer konstanten Nutzfläche und nicht von einem konstanten Volumen ausgeht. Mit zunehmendem A/Ve-Verhältnis nimmt dabei der Jahres-Heizwärmebedarf ab. Die Ursache für dieses Phänomen ist die größere Zunahme des Raumvolumens im Verhältnis zur Vergrößerung der wärmetauschenden Außenfläche. Auch für andere Gebäudetypen: Satteldach-, Prisma-, Pultdach-, Kreissegment-Haus und für gegliederte Gebäude gilt, dass das A/Ve-Verhältnis eine energetische Bewertung der Gebäude und den Vergleich untereinander nicht zulässt, Bild 3.33. Satteldach-Haus und Pultdach-Haus sind für die Konzeption eines Niedrigenergiehauses gut geeignet.

350

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

Bild 3.33. Einfluss der Gebäudeform freistehender Gebäude auf den JahresHeizwärmebedarf [257].

Ohne spezielle Maßnahmen für die Nutzung der Sonnenergie, wie beispielsweise die Transparente Wärmedämmung stellen „exotische“ Gebäudeformen (z.B. Kreissegment-Haus) keine optimale Lösung dar. Der Einfluss der Orientierung bei Gebäuden mit einer konzentrierten Fensterverteilung liegt im Bereich bis knapp 20%. Bei rechteckigen Grundrissen sollte die längere Gebäudeseite nach Süden gerichtet sein. Eine Nutzflächenbezogene, energetische Bewertung von Gebäuden mit konstanter Nutzfläche kann nur durch die Hüllfläche und nicht mit dem A/VeVerhältnis erfolgen. Eine Vergrößerung der Hüllfläche durch Erker oder Vorsprünge um 10% ergibt einen Anstieg des Jahres-Heizwärmebedarfs um ca. 6% [257]. Zur ingenieurtechnischen Anwendung und Kontrollwirkung der Energieeinsparverordnung müssen die Maximalwerte für den spezifischen Jahresheizwärmebedarf in die Wärmedämmkennwerte der Außenbauteile des zu untersuchenden speziellen Gebäudes umgesetzt werden. Es lassen sich Grenzbereiche für die Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenwand-, Fenster- und Türen-, Decken- und Grundflächen für Wohngebäude u.ä. Vollgeschossbauten in tabellierter Darstellung angeben. Umgekehrt kann bei Kenntnis der Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenbauteile schnell ein Übergangswert für den spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustkoeffizient H’T des Gebäudes nach der EnEV Anlage 1 Tabelle 1 und damit für seinen spezifischen Jahres-Heizenergiebedarf gewonnen werden, der auf Einhaltung des nach der EnEV zulässigen Maximalwertes überprüfbar ist [215].

3.6 Gebäudegeometrieverhältnis (Kompaktheitsgrad) A/Ve

351

Tabelle 3.10. Gegenüberstellung der Werte für H’T in Abhängigkeit von A/Ve für verschiedene Gebäudegrundtypen mit einem Fensterflächenanteil < 30%. Gebäudegrundtyp W

M

H’T

A/Ve

E

-1

F

m

X

W/(m²K)

≤ 0,2

1,05

0,3

0,80

0,4

0,68

X

X

X

X

X

X

X

X

X

0,5

0,60

X

X

X

0,6

0,55

X

X

X

0,77

0,51

X

X

X

0,8

0,49

X

X

X

0,9

0,47

X

X

1,0

0,45

X

≥ 1,05

0,44

Gebäudegrundtyp Geschosszahl

z

F 1

Gebäudenutzfläche

2

E 3

1

2

WE 3

6

M 12

1

2

WM 3

6

12

Gebäudeumfassungsflächen-/Bauwerksvolumen-Verhältnis A/Ve in m-1

AN in m²

AN/zmax

60

60

1,22

1,09

0,97

100

50

1,11 0,90

1,01 0,76

0,92 0,63

150

50

1,04 0,80 0,77 0,96 0,69 0,64

0,88 0,58 0,51

200

67

1,00 0,74 0,70 0,93 0,65 0,59

0,86 0,55 0,47

300

100

0,95 0,67 0,62 0,89 0,60 0,53

0,84 0,52 0,43

400

133

0,63 0,57

600

100

0,51

800

133

1000 2000

0,56 0,49

0,50 0,41

0,44 0,40

0,38 0,31

0,37

0,28

83

0,34 0,37

0,27 0,27

167

0,28

0,21

3 Energieeinsparverordnung - EnEV

352

Es bedeuten in den beiden Tabellen: − − − −

W: M: E: F:

Gebäudegrundtyp Wohnblock Gebäudegrundtyp Mittelreihenhaus Gebäudegrundtyp Endreihenhaus Gebäudegrundtyp Freistehendes Einzelhaus.

4 Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs nach DIN V 4108-6

4.1 Der Baupfad. Allgemeines Nach EnEV Anlage 1 Nr. 2.1.1 ist der Jahres-Primärenergiebedarf und der Jahresheizwärmebedarf nach DIN V 4108-6 Anhang D zu ermitteln. Die Vornorm lautet: DIN V 4108-6 „Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden. Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs“, Ausgabedatum 2003. DIN V 4108-6: Berichtigung 1. Ausgabedatum März 2004. Ergänzend zur Norm erschien ein Beuth-Kommentar von H. Werner [353]. Die Norm beschreibt die zum Wärmeschutz eines Gebäudes verwendeten Begriffe sowie das Verfahren zur Berechnung des jährlichen Heizwärme- und Heizenergiebedarfs unter Berücksichtigung der in Deutschland anzuwendenden Randbedingungen. Das Verfahren ist anwendbar auf Wohngebäude und auf Gebäude, die auf bestimmte Innentemperaturen beheizt werden müssen. Im Fall von Nachweisen von öffentlich rechtlichen Anforderungen sind ein Heizperioden- und ein Monatsbilanzverfahren dargestellt, deren Randbedingungen im Anhang D der Norm angegeben sind. Der Kommentar [353] erläutert die einzelnen Rechenschritte und enthält Änderungen zum Normblatt. Tabelle 4.01 enthält eine umfassende Zusammenstellung aller Definitionen und Berechnungsgrundlagen nach DIN V 4108-6 mit Erläuterungen und Berechnungshinweisen.

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Tabelle 4.01. DIN V 4108-6: Definitionen und Berechnungsgrundlagen der Energieeinsparung.

354

4.1 Der Baupfad. Allgemeines

355

DIN V 4108-6 ist durch Baufachleute installiert worden mit dem Ziel, die wärmetechnischen Gebäudedaten in die Bautechnik (nicht in die Gebäudetechnik) einzuordnen. Die Zielgröße, mit Hilfe der die neuen Anforderungen gestellt werden, ist der nutzflächen- oder volumenbezogene „Jahresheizenergiebedarf“, der sich vom bisherigen „Jahresheizwärmebedarf“ folgendermaßen unterscheidet: Während man unter „Jahresheizwärmebedarf“ die für einen Zeitraum eines Jahres rechnerisch ermittelte Wärmemenge versteht, die einem Gebäude zugeführt werden muss, um es auf eine durchschnittliche Innenlufttemperatur zu beheizen, ist der „Jahresheizenergiebedarf“ der Energiebetrag, der in Form eines Energieträgers aufzubringen ist, um den Jahresheizwärmebedarf mit Hilfe eines Heizungssystems zu erzeugen. In den Jahresheizenergiebedarf geht dementsprechend auch der Jahresnutzungsgrad eines Heizungssystems ein. Der Heizenergiebedarf wird im sog. Normalverfahren nach DIN V 4108-6 mit Hilfe des Monatsbilanzverfahrens und vorgegebenen Randbedingungen, wie z.B. Luftwechsel, Innentemperatur, Klimaregion bestimmt. Alternativ kann für kleinere, einfache Gebäude ein vereinfachter Nachweis, das sog. Heizperiodenbilanzverfahren, ähnlich dem bisherigen Normalverfahren in der WSVO´95 durchgeführt werden. Da man davon ausgeht, dass in Zukunft der professionelle Energiesparnachweis in der Mehrzahl der Fälle mit einem Rechner durchgeführt werden wird, sollte man besonders für komplexere oder besonders passiv solar wirksame Gebäude in der EnEV das sog. Monatsbilanzverfahren anwenden, da in diesem Fall die bauphysikalischen Einflussgrößen genauere Berücksichtigung finden und daher ein der Wirklichkeit besser angepasstes Ergebnis erzielt wird. Der primäre Zweck der DIN V 4108-6 ist ein Planungsinstrument zur Ermittlung einer heute wichtigen Zielgröße, den Heizenergiebedarf, zur Verfügung zu stellen, damit Architekten, Bauingenieure und sonstige Planer in der Lage sind, bereits im Vorfeld der eigentlichen Planung richtige Entscheidungen bezüglich des zu erwartenden Energieverbrauchs treffen zu können. Wie die Praxis neuzeitlicher Architektur allerdings zeigt, wird ein derartiges Planungsinstrument leider noch viel zu wenig genutzt, wahrscheinlich weil in Architektenkreisen die einfache Anwendung viel zu wenig bekannt ist. Die EnEV dagegen hat die Aufgabe, Anforderungen an den Heizenergiebedarf zu stellen mit zwei Methoden für den Nachweis: Eine vereinfachte Methode für kleine Wohngebäude bis 2 Vollgeschossen und 3 Wohneinheiten oder eine Monatsbilanzierung nach DIN V 4108-6 ohne

356

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Einschränkung der Gebäudeart. Der ermittelte Heizenergiebedarf hat mit dem individuellen Heizenergieverbrauch eines bestimmten Hauses nur bedingt etwas zu tun. Der Heizenergiebedarf bezieht neben dem vom Gebäude abhängigen Heizwärmebedarf auch noch die technischen Verluste des Heizungssystems, die Energieaufwendungen für Warmwasser und eventuelle Gewinne durch regenerative Systeme mit ein, wie aus Tabelle 4.02 hervorgeht. Tabelle 4.02. Heizenergiebedarf nach der EnEV.

4.1 Der Baupfad. Allgemeines

357

Zwei Methoden zur Ermittlung des Heizwärmebedarfs sind nach DIN V 4108-6 möglich wie Tabelle 4.03 zeigt. Tabelle 4.03. Zwei Methoden zur Ermittlung des Heizwärmebedarfs.

358

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Die Auslegung des Wärmeerzeugers und der entsprechenden Anlagenbedingungen gehört nicht zum Anwendungsbereich dieser Norm. Jedoch wird eine vereinfachte Methode zur Abschätzung des Spitzenleistungsbedarfs beschrieben. Diese Methode gib die Leistung an, die notwendig ist, um die Raumsolltemperatur unter konstanten üblichen Spitzenbedingungen aufrechtzuerhalten. Einflussgrößen auf den Energiebedarf sind nach dieser Norm: Außenklima, Dämmniveau, Luftdichtheit, Solareigenschaften des Gebäudes, Interne Wärmegewinne durch Benutzer und die Eigenschaften des Heizungssystems. Somit sind für jede dieser Faktoren zur Durchführung einer Berechnung Angaben erforderlich. In vielen Fällen liegen die benötigten Informationen in nationalen Normen oder in anderen entsprechenden Dokumenten vor. Diese sollten angewendet werden, sofern sie zur Verfügung stehen. Zu dieser Norm werden jedoch Anhänge bereitgestellt, welche Zahlenwerte oder Methoden zur Bestimmung solcher Werte angeben, falls die benötigte Information anderweitig nicht verfügbar ist. Die Wärmebilanz wird durch folgendes definiert: – Transmissions- und Lüftungswärmeverluste von innen nach außen oder zu unbeheizten Räumen. – Transmissions- und Lüftungsverluste oder –gewinne mit angrenzenden Zonen mit festen Temperaturen. – Interne Nettowärmegewinne, das ist die Nettomenge an Wärme, die tatsächlich an das Gebäude abgegeben wird. – Die Netto-Sonnenwärmegewinne. – Die Wärme, die benötigt wird, um Warmwasser bereitzustellen. – Die Wärmeabgabe vom Raumheizsystem. – Die Wärmeabgabe vom Wärmeerzeuger, Verteilung, Wärmeabgabe und Regelungssystem. Interne und solare Nettogewinne beinhalten keinen Anteil, der entweder durch gesteigerte Lüftung während Zeiten hoher Solargewinne verloren geht, oder zum Temperaturanstieg über dem Soll-Punkt beträgt. Die Methode ist nur für den gesamten Jahresheizwärmebedarf gültig. Neben der jährlichen Methode zur Bestimmung der Heizzeit ist auch eine monatliche Berechnung möglich. Für den Mindestluftwechsel werden verschiedene Dichtheitsstufen angegeben, bezogen auf einen Druckunterschied von 50 Pa: – Beim Mehrfamilienhaus (0,5 bis 2fach) bei hoher Dichtheitsstufe, (2 bis 5fach) bei mittlerer Dichtheitsstufe und (5 bis 10fach) bei niedriger Dichtheitsstufe.

4.1 Der Baupfad. Allgemeines

359

– Bei einem Einfamilienhaus mit hoher Dichtheitsstufe der Gebäudehülle (1 bis 4fach), bei mittlerer Dichtheitsstufe (4 bis 10fach) und bei niedriger (10 bis 20fach). Der Unterschied zwischen Ein- und Mehrfamilienhäusern steht im Zusammenhang mit den typischen Unterschieden beider Außenwandflächen bei gegebenem Innenvolumen [250]. Die Norm DIN V 4108-6 dient zur Umsetzung der europäischen Norm durch Festlegung diverser Randbedingungen, die typisch für Deutschland sind. Auch wurden in dieser Norm die Randbedingungen festgelegt, die für einen in Deutschland durchzuführenden Energiesparnachweis anzusetzen sind. Mit Hilfe der Rechenregeln können Computerprogramme erstellt werden, die als Planungsinstrumente für energiesparende Gebäude dienen können. Die Energieeinsparverordnung (EnEV) selbst dient primär nicht zur Ermittlung eines zu erwartenden Energieverbrauchs, sondern dient lediglich als Nachweisverfahren für in Deutschland geltende Energieeinsparanforderungen. Hierbei werden in vereinfachter Weise typische, den mittleren Nutzungsverhältnissen angepasste Randbedingungen zugrundegelegt. Es werden 2 Methoden für den Nachweis angeboten, für kleine Gebäude die sog. Heizperiodenbilanzierung und alternativ die genauere Monatsbilanzierung. Die Rechenmethode der EnEV sollte nicht für zu erwartende Heizenergieverbräuche verwendet werden; dazu eignen sich die in den beiden o.g. Richtlinien dargestellten Rechenverfahren. Mit dem Monatsbilanzverfahren gemäß EnEV Anhang 1 Nr. 2.1.1 lassen sich umfängliche bauliche und anlagentechnische Maßnahmen über das vereinfachte Heizperiodenbilanzverfahren nach EnEV Anhang 1 Nr. 3 hinaus bewerten. Der wesentliche Unterschied zum vereinfachten Verfahren der EnEV besteht darin, dass monatliche Gesamtbilanzen gebildet werden. Dabei wird im jeweiligen Monat aus dem Gewinn-/Verlustverhältnis der Ausnutzungsgrad ηa der Gewinne gebildet und daraus der monatliche Heizwärmebedarf ermittelt. Abschließend werden die positiven monatlichen Heizwärmebedarfswerte addiert und führen so zum Jahresheizwärmebedarf Qh. Gegenüber dem vereinfachten Verfahren lassen sich folgende Maßnahmen bilanzieren: – Differenzierte Bewertung von Bauteilen an unbeheizte Bereiche des Gebäudes und an das Erdreich. – Berücksichtigung von Zusatzverlusten aus Flächenheizungen. – Berücksichtigung maschineller Lüftung mit und ohne Wärmerückgewinnung.

360

– – – – – – –

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Berücksichtigung individueller interner Wärmegewinne. Berücksichtigung individueller Verschattungen. Berücksichtigung unbeheizter Glasvorbauten. Berücksichtigung solarer Wärmegewinne von opaken Bauteilen. Berücksichtigung Transparenter Wärmedämmungen. Berücksichtigung des genauen Speichervermögens eines Gebäudes. Berücksichtigung individueller Heizungstemperaturabsenkungen.

Die Rechenvorgänge sind in Einzelfällen sehr kompliziert und werden in diesem Kapitel nur auszugsweise aufgeführt, um einen Überblick über das Verfahren zu erhalten. Das genaue Studium der Norm DIN V 4108-6 ist unbedingt erforderlich. Verschiedene PC-Nachweisprogramme sind auf dem Markt und sehr sorgfältig zu prüfen wegen der oft vereinfachenden Annahmen.

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV Für genauere Ermittlungen des Jahres-Primärenergiebedarfs wird in der Regel von der monatlichen Wärmebilanz ausgegangen. Durch Aufsummieren der monatlichen Werte, sofern diese positiv sind, ergibt sich der Energiebedarf für die Heizperiode: Monatsbilanzverfahren. Diesem Verfahren liegt die DIN EN 832 – Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – zugrunde. Für vereinfachte Berechnungen wird, wie bislang in den deutschen technischen Regeln üblich, die Wärmebilanz nicht monatlich, sondern für die gesamte Heizperiode ermittelt (Heizperiodenbilanzverfahren). Ein Heizperiodenbilanzverfahren steht bei richtig gewählten Randbedingungen in seiner Aussage dem Monatsbilanzverfahren nicht nach [263]. Die EnEV §3 Absatz (2) Ziffer 1 präzisiert die Randbedingungen zum Heizperiodenbilanzverfahren nach DIN V 4108-6 und bezeichnet die so definierte Nachweisprozedur als „Vereinfachtes Verfahren“ im Sinne der EnEV: – Ausschließlich Wohngebäude mit einem Fensterflächenanteil f ≤ 30%. Zu beachten ist für die Berechnung des Fensterflächenanteiles Nr. 2.8 im Anhang 1 der EnEV. – Die räumliche Teilbeheizung wird dadurch berücksichtigt, dass die mittlere Raumtemperatur mit 19°C in Ansatz gebracht wird. Der WSVO´95 lag eine mittlere Raumtemperatur von 20°C zugrunde.

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

361

– Wärmebrücken nach den Planungsbeispielen in DIN 4108 Beiblatt 1. – Das Nettoinnenvolumen V wird konstant mit 0,8 · Ve ermittelt. – Keine Berücksichtigung von Glasvorbauten und von Transparenter Wärmedämmung. – Keine Berücksichtigung der Speicherfähigkeit massiver Konstruktionen. – Keine Berücksichtigung der Solarabsorption auf Außenoberflächen. – Keine Berücksichtigung der von den Haupthimmelsrichtungen abweichenden Orientierungen. – Keine Berücksichtigung individueller Fensterrahmenanteile und Verschattungen. Der Nachweis der Anforderungen an den Jahresheizwärmebedarf nach der EnEV wird nach einem dem Heizperiodenbilanzverfahren entsprechenden Jahresbilanzverfahren durchgeführt, in dem auch Heiztage außerhalb der eigentlichen Heizperiode, nämlich sommerliche Heiztage, im Heizwärmebedarf näherungsweise miterfasst werden. Im Jahresbilanzverfahren werden Heizgradtagszahlen, die nur für bestimmte Heizgrenztemperaturen gelten, verwendet; sie sind wiederum vom Wärmebedarfsniveau des Gebäudes abhängig [263]. Jahresheizwärmebedarf Qh = [Jahres-Transmissionswärmebedarf QT + Jahres-Lüftungswärmebedarf QL] – [Jahres-Solargewinne QS + JahresInterne Wärmegewinne QI]. eP = Primärenergiebedarf zur Erzeugung von Heizwärme und Trinkwasser = Heizwärme und Trinkwarmwasserbedarf des Gebäudes

QP Qh + QW

Ermittlung der Wärmeverluste: Summiert werden alle mit den Ui-Werten multiplizierten Bauteilflächen Ai unter Berücksichtigung der dazugehörenden Temperatur-Korrekturfaktoren Fxi nach EnEV Anhang 1 Tabelle 3. Die temperaturspezifischen Transmissionswärmeverluste HT eines Gebäudes errechnen sich dann wie folgt: HT = Σ Ui · Ai · Fxi + 0,05 · A

in W/K

Die Temperatur-Korrekturfaktoren Fxi stellen gegenüber den Werten des ausführlichen Monatsbilanzverfahrens in der Regel eine auf der sicheren Seite liegende Vereinfachung dar. Ein innenliegender Treppenraum verursacht als „Kühlrippe“ spürbar höhere Transmissionswärmeverluste. Solche Treppenräume wurden in der Vergangenheit oft übermessen, d.h. nicht berücksichtigt, was unzulässig zu bewerten ist. Zudem müssen alle Bauteile (Wände, Türen und Treppe/Decke, Boden) die Anforderungen nach DIN 4108-2 erfüllen. Eine ungedämmte Stahlbetontreppe über einen unbeheiz-

362

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

ten Kellerabgang erfüllt nicht die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz. Nicht beheizte Treppenräume oder angrenzende Gebäudeteile mit „wesentlich niedrigeren“ Raumtemperaturen (Bild 4.01 a) können alternativ auf zwei Arten behandelt werden. Dabei ist es unerheblich, ob derartige Räume in das Gebäude integriert oder an das Gebäude angelehnt werden.

Bild 4.01 a. Behandlung unbeheizter Treppenräume.

Fall 1 (Bild 4.01 b) Der unbeheizte Treppenraum wird in das beheizte Gebäude mit einbezogen. Die an die Außenluft grenzenden Bauteile des Treppenraumes gehören zur wärmetauschenden Hüllfläche des Gebäudes. Das Volumen V wird unter Einbeziehung des Treppenraumes ermittelt.

Bild 4.01 b. Berechnung nach EnEV „einschließend“.

Fall 2 (Bild 4.01 c) Der unbeheizte Treppenraum wird aus dem beheizten Gebäude ausgegrenzt. Die Bauteile zwischen beheiztem Gebäude und Treppenraum gehö-

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

363

ren zur wärmetauschenden Hüllfläche des Gebäudes. Der Wärmedurchgangskoeffizient dieser Bauteile darf mit dem Faktor 0,5 gewichtet werden. Das Volumen V wird unter Ausschluss des Treppenraumes ermittelt.

Bild 4.01 c. Berechnung nach EnEV „ausgrenzend“.

Damit wird im Vergleich zu einem Gebäude mit beheiztem Treppenraum das A/Ve-Verhältnis aus energetischer Sicht merklich ungünstiger, was höhere Anforderungen an den mittleren U-Wert und damit an die wärmetechnische Qualität der Außenhülle nach sich zieht. Auch wenn der UWert dieser Wände mit dem Faktor 0,5 gewichtet wird, gehen in die Rechnung doch erhebliche Verluste ein. Ursache dafür ist die hohe Rohdichte der Außenwände, die aufgrund der Schallschutzforderungen in der Regel notwendig ist. Um nicht auf Zusatzdämmungen zurückgreifen zu müssen, sollte der Treppenraum beheizt (temperiert) werden. Beim Mehrgeschossbau ist die Wärmeabgabe aus den beheizten Räumen ohnehin so groß und die Kaltluftzufuhr so gering, dass für den Treppenraum die „wesentlich“ niedrigeren Temperaturen nicht zutreffen. Aus bauphysikalischen und energieökonomischen Gründen ist eine wärmetechnische Trennung des innenliegenden Treppenraumes von den anderen Gebäudeteilen abzulehnen [159]. Bei Fenster und Türen gelten die lichten Wandöffnungsmaße. Bauteilvorsprünge ≤ 20 cm dürfen vernachlässigt werden. Der Term 0,05 · A beinhaltet die Transmissionswärmeverluste über Wärmebrücken, die sich pauschal über die Hüllfläche A bezogen ergeben, wenn nach den Planungsbeispielen der DIN 4108 Beiblatt 2 vorgegangen wird; vgl. für ∆UWB = 0,05 W/(m²K) die Hinweise unter EnEV Anhang 1 Nr. 2.5 b. Zum Nachweis der Nebenanforderungen an den spezifischen, auf die Hüllfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust auf die Gebäudehüllfläche nach EnEV Anhang 1 Tabelle 1 Spalten 5 und 6 ist wie folgt zu beziehen:

364

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

H´T =

HT in W/(m²K) A

Im Prinzip ist dies der gleiche Rechenvorgang für einen mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten H´T wie in der bisherigen Wärmeschutzverordnung, dort wurde ein mittlerer Wärmedurchgang km ermittelt. Beim vereinfachten Rechenverfahren für kleinere Wohngebäude sollten die Anforderungen an Außenwände höchstens U ≤ 0,4 W/(m²K) betragen; denn dieser Wert kann schon mit sehr guten Ziegeln (λ = 0,16 W/(mK)) und 36,5 cm Dicke erreicht werden, dies ohne separate Wärmedämmschicht [220]. Die Lüftungswärmeverluste ergeben sich in Abhängigkeit vom Luftwechsel n in h-1 (nach DIN EN ISO 7345) mit der spezifischen Wärmekapazität der Luft c = 0,34 Wh/(m³K) sowie dem beheizten Luftvolumen des Gebäudes V = 0,80 · Ve: HV = c · n · V = c · n · 0,80 · Ve

in W/K

für n = 0,7 h-1 (ohne Dichtheitsprüfung) HV = 0,34 · 0,7 · 0,80 · Ve in W/K HV = 0,19 · Ve in W/K und mit Dichtheitsprüfung für n = 0,6 h-1 HV = 0,163 · Ve

in W/K

Im Vereinfachten Verfahren beinhalten die vorherigen Rechenformeln ein Netto-Volumen V von 0,80 · Ve ohne Berücksichtigung des Gebäudetyps (EnEV Anhang 1 Nr. 2.4). Im Monatsbilanzverfahren darf mit V = 0,76 · Ve für Wohnhäuser mit bis zu 3 Vollgeschossen oder über dem tatsächlichen, individuell ermittelten Nettoraumvolumen V gerechnet werden. Dadurch sind u.U. erhebliche Entlastungen beim baulichen Wärmeschutz möglich. Für Bauwerksvolumen Ve zwischen 300 m³ und 30 000 m³ beträgt der Korrekturfaktor für das Netto-Volumen V nach Bild 4.02 0,7 bis 0,9, der in der EnEV gewählte Faktor von 0,8 entspricht diesem Mittelwert. Eine weitere Unterteilung nach Gebäudetyp und der Baukonstruktion erscheint nicht möglich.

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

365

Bild 4.02. Gebäudekorrekturfaktoren [87].

Das vereinfachte Verfahren erlaubt keine Bewertung von mechanischen Lüftungsanlagen bei der Ermittlung des Heizwärmebedarfs. Derartige Techniken können erst bei der Festlegung der Aufwandszahlen der Anlagentechnik Berücksichtigung finden. Die Lüftungswärmeverluste eines Gebäudes hängen in unterschiedlicher Weise von der Windgeschwindigkeit und Windrichtung, der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen, der Gebäudeform, der Dichtheit des Gebäudes, den Lüftungsgewohnheiten der Nutzer und vom Lüftungssystem ab. Es ist mit einem vertretbaren Aufwand nicht möglich, alle Einflüsse mit genügender Genauigkeit zu erfassen. Die Nutzereinflüsse können sehr stark variieren und wirken sich relativ stark auf die Lüftungswärmeverluste aus. Daher wird in der EnEV näherungsweise von einem in der Heizzeit mittleren (konstanten) Luftwechsel n ausgegangen [263]. Ermittlung der Wärmegewinne: Unter „internem Wärmegewinn“ sind im allgemeinen alle innerhalb einer Gebäudehülle vorhandenen Energiequellen zu verstehen, die dem Raum Wärme zuführen können. Dazu zählen u.a.: – Jährliche Wärmeabgabe von Personen. Neben der bekannten Wärmeabgabe des Menschen spielt die Anzahl der Personen während der Betriebstage (Heizperiode) eine wesentliche Rolle. – Jährliche Wärmeabgabe für Geräte. Hierunter fallen Büromaschinen, Elektromotore, Heiz- und Kocheinrichtungen sowie sonstige Wärmequellen. Weiterhin sind Faktoren, wie die Gleichzeitigkeit der Geräte, deren Restwärme, Speicherung ggf. zu berücksichtigen.

366

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

– Jährliche Wärmeabgabe durch Beleuchtung. Dieser Wert ist erheblich von der Betriebszeit der Innenraumbeleuchtung (künstliches Licht) und deren Nennbeleuchtungsstärke für Glüh- und Leuchtstofflampen abhängig. Diese Aufzählung zeigt die große Schwankungsbreite durch die zahlreichen Unwägbarkeiten interner Wärmegewinne QI. Eine genaue Berechnung bereits im Planungsstadium eines Gebäudes ist kaum möglich, man ist daher auf Erfahrungswerte angewiesen. H. Werner macht in seiner Diss. 1979 über „Bauphysikalische Einflüsse auf den Heizenergieverbrauch“ folgende Angaben [84]: „Die Höhe der Wärmeabgabe des Menschen (und von Tieren) hängt stark von den thermischen Umgebungsbedingungen und vom Bewegungszustand ab. Ein normal bekleideter Mensch bei leichter Beschäftigung gibt nach den Erkenntnissen der Wärmephysiologie bei 20°C Raumlufttemperatur ca. 120 W an Wärme ab, wobei der durch Verdunstung von Wasser auf der Haut bedingte „feuchte“ – latente – Wärmeanteil ca. 25% ausmacht. Der restliche durch Konvektion und Strahlung bewirkte „trockene“ Anteil beträgt dann ca. 90 W. Bei einer mittleren Belegung von ca. 70% ergibt sich eine tägliche Energieabgabe je Person von etwa 90 · 0,70 · 24 = 1500 Wh = 1,5 kWh als Standardfall. Der Wohnraum ist in Ostdeutschland mit 2,4 und in Westdeutschland mit 2,3 Personen je Wohneinheit belegt [184]. Wärmegewinne aufgrund innerer Wärmequellen in Wohnungen sind eine Schwierigkeit, um „mittlere“ oder „norm“-mäßige Verhältnisse zu definieren. Die Werte streuen erheblich und können nur im Einzelfall quantifiziert werden. Latentwärme infolge Feuchteabgabe wird nicht berücksichtigt.“ Je nach Anzahl und Benutzung der elektrischen Geräte in einem Wohngebäude variiert der durchschnittliche tägliche Stromverbrauch für eine Wohnung nach Angaben von Kliemt in der Zeitschrift „Elektrowärme intern.“ 1975 zwischen 2 und 12 kWh. Untersuchungen der Universität Karlsruhe bestätigen, dass Wärmegewinne im Gebäude von mehr als 10 kWh möglich sind. Für den Standardfall wurde im Rahmen der Verordnung ein niedrigerer Wert (Gleichzeitigkeit, Ausstattung, Speicherung usw.) je Wohneinheit von täglich 3,5 kWh angenommen [85; 86]. Der Wärmegewinn aus Warmwasser in Wohnungen unterliegt je nach Komfortbedürfnis und Nutzungsgewohnheiten der Bewohner großen Schwankungen. Mittlere Verbräuche liegen zwischen 50 und 100 Liter pro Person und Tag. Bei zentralen Brauchwassererwärmungsanlagen liegen die Warmwassertemperaturen meist zwischen 50 und 60°C. Bevor dieses Wasser von der Erwärmungsanlage über die Verbrauchsstelle in die Ab-

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

367

wasserleitungen gelangt, gibt es auf seinem Weg durch das Gebäude bis zur Hälfte der aufgewendeten Heizenergie wieder an das Gebäude ab. Legt man einen mittleren Wärmerückgewinnungsanteil von 25% zugrunde, so ergibt sich bei einem durchschnittlich täglichen Warmwasserverbrauch von 70 Liter/Person ein Wärmegewinn von ca. 1 kWh je Person und Tag als Standardfall. Je nach Nutzung des Brauchwassers, Erwärmungssystems und Länge der Wasserleitung im Gebäude liegen die ohne zusätzlichen apparativen Aufwand erzielten Wärmegewinne zwischen 15 und 50 Wh/m² Tag, wobei sich die Abwassertemperaturen bei Mischung zwischen Warm- und Kaltwasser zwischen 20 und 25°C bewegen [85; 86]. Die Wärmeabgabe der warmwasserführenden Rohrleitungen einschließlich Zirkulationsleitungen wird in der DIN V 4701-10 energetisch berücksichtigt! Die installierte Lampenleistung im Wohnbereich kann je nach Lichtausbeute des Leuchtkörpers und individuellem Helligkeitsbedürfnis sehr unterschiedlich sein und schwankt i.a. zwischen 5 und 25 W/m² Wohnfläche. Je nach durchschnittlicher täglicher Einschaltdauer und gleichzeitiger Inbetriebnahme während der Heizperiode können Energiegewinne zwischen 5 und 50 Wh/m² Tag erzielt werden. Legt man z.B. eine installierte Lampenleistung von 10 W/m² Wohnfläche zugrunde und geht davon aus, dass ca. ein Drittel der Lampen ungefähr vier Stunden brennen, so ergibt sich ein täglicher Energiegewinn je Wohneinheit von ca. 15 Wh/m² Tag als Standardfall. Berücksichtigt wurden hierbei Beleuchtungsstärken zwischen 300 und 100 lux. Der gesamte Stromverbrauch für Beleuchtung wird weitgehend den Innenräumen als Wärme zugeführt. Auch die erzeugte sichtbare Strahlung wird letztendlich in Wärme umgewandelt. – Der mittlere jährliche Stromverbrauch für die Beleuchtung wird meist mit etwa 300 bis 400 kWh pro Haushalt angegeben. Neuere Untersuchungen deuten jedoch auf höhere Werte von ca. 500 bis 600 kWh pro Jahr und Haushalt hin. Aufgrund der jahreszeitlichen Veränderung der täglichen Hellstunden und der Außenhelligkeit reduziert sich der mittlere täglich Stromverbrauch im Juni auf etwa 50% der Dezemberwerte. Bezogen auf die Heizperiode ergibt sich somit ein mittlerer täglicher Stromverbrauch für die Beleuchtung von etwa 1,8 kWh pro Haushalt. Hiervon werden über zwei Drittel in den Abendstunden zwischen 16 und 24 Uhr benötigt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt morgens zwischen 5 und 10 Uhr. Hauptverbrauchsort ist der Wohnbereich innerhalb der Wohnung. Der gesamte Stromverbrauch für Fernsehen, Radio wird der Wohnung, vornehmlich im Wohnbereich am Nachmittag und Abend als Wärme zugeführt. Der mittlere tägliche Stromverbrauch liegt bei etwa 0,5 kWh pro

368

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Haushalt mit leicht fallender Tendenz aufgrund des geringeren Leistungsbedarfs neuerer Geräte. Der gesamte Stromverbrauch für Kühlen und Gefrieren wird am Kondensator als Wärme an die Räume abgegeben. Aufstellungsort ist in der Regel die Küche, bei Einfamilienhäusern wird der Gefrierschrank z.T. auch im Keller oder Hauswirtschaftsraum aufgestellt (etwa 10% der Geräte). Die Wärmeabgabe ist kontinuierlich über den Tag verteilt. Der mittlere tägliche Stromverbrauch für einen Kühlschrank beträgt etwa 1 kWh, für ein Gefriergerät etwa 1,8 kWh. Da nur jeder zweite Haushalt ein Gefriergerät besitzt, beträgt der Wärmeeintrag in die Wohnung durch Kühlen und Gefrieren im Mittel etwa 1,9 kWh pro Tag, bei voll ausgestatteten Haushalten jedoch ca. 2,8 kWh [183]. Etwa 75% aller Haushalte in der Bundesrepublik Deutschland kochen elektrisch. Daher erscheint es gerechtfertigt, die Verbrauchszahlen hierfür repräsentativ heranzuziehen. Der größte Teil des Stromverbrauchs von im Mittel etwa 400 bis 500 kWh pro Jahr und Haushalt wird in der Küche als Wärme freigesetzt. Ein Teil dieser Wärme wird in Form von Wasserdampf, durch Lüften (Dunstabzugshaube oder Fensteröffnen) abgeführt und kommt daher nicht der Raumheizung zugute. Weiterhin wird ein Teil als heißes Wasser weggeschüttet. Es kann daher angenommen werden, dass knapp die Hälfte des Stromverbrauchs für das Kochen als Wärme in der Küche verbleibt, was einem mittleren täglichen Wert von ca. 0,6 kWh entspricht, wobei die Verbrauchsschwerpunkte um die Mittagszeit und am frühen Abend liegen [183]. Bei der Waschmaschine werden nur knapp 10% der zugeführten elektrischen Energie über die Oberfläche des Gerätes als Wärme in den Raum abgegeben. Der Rest (über 90%) wird mit dem Abwasser abgeführt. Hiervon gelangt wieder ein – allerdings geringer – Teil über die Wärmeabgabe der Abwasserschläuche und der Abwasserrohre in beheizte Räume, so dass als Saldo insgesamt etwa 10% im Raum (vornehmlich Bad, aber auch Küche und z.T. auch unbeheizte Waschküche) wirksam werden. Bei einem jährlichen Stromverbrauch für die Waschmaschine von etwa 300 bis 500 kWh pro Haushalt, sind dies im Mittel dann ca. 0,1 kWh pro Tag und Haushalt. – Während nahezu jeder Haushalt (90%) eine Waschmaschine besitzt, sind weniger als 10% der Haushalte mit Wäschetrocknern ausgerüstet. Der Anteil der Wärmeabgabe an den Raum liegt bei der Waschmaschine unter 10% der zugeführten elektrischen Energie. Der Jahresverbrauch beläuft sich auf etwa 300 bis 500 kWh je Haushalt, wenn ein solches Gerät eingesetzt wird. Daraus lässt sich insgesamt folgern, dass der Betrag der Wäschetrockner zu den „inneren Wärmequellen“ im Durch-

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

369

schnitt vernachlässigt werden kann, zumal Wäschetrockner – soweit möglich – im Keller oder Waschraum aufgestellt werden [183]. Bei Geschirrspülern werden ca. 70% der zugeführten elektrischen Energie als Wärme mit dem Wasser abgeleitet. Von den restlichen 30% sind nochmals ca. 5% abzuziehen, da sie als latente Wärme nicht für die Raumheizung nutzbar sind. Der jährliche Stromverbrauch für das Geschirrspülen liegt zwischen ca. 450 bis 700 kWh. Somit ist mit einem durchschnittlichen Wärmeeintrag in Küchen mit Geschirrspülmaschinen von etwa 0,4 kWh pro Tag zu rechnen. Im Mittel aller Haushalte sind es jedoch nur 0,1 kWh pro Tag, da die Gerätesättigung bei derzeit etwas über 20% liegt [183]. Sonstige elektrische Geräte: Hierunter fallen alle bisher nicht genannten Geräte wie Bügeleisen, Kaffeemaschinen, Küchenmaschinen, Grillgeräte, Föhn u.a., außer Warmwasserbereiter, deren Stromverbrauch größtenteils (geschätzt ca. 75%) der Raumerwärmung zugute kommen. Hieraus resultiert daher ein mittlerer Wärmeeintrag pro Haushalt von ca. 0,5 kWh pro Tag [183]. Werte für unterschiedliche Wärmequellen im Haushalt enthält auch die Richtlinie VDI 3808. Andere Prozesse, wie z.B. die Verdunstung von Pflanzen oder durch Spritzwasser im Bad, die der Raumluft Wärme entziehen, werden aufgrund der fehlenden statistischen Angaben über die transportierten Wassermassen vernachlässigt [257;263]. Je nach Schwankungsbreite ergeben sich somit durch unterschiedliche Komfortansprüche, Belegungsgrade und Wohnungsgrößen tägliche mittlere Energieabgaben durch internen Wärmegewinn für Wohneinheiten mit 4 Personen je Quadratmeter Wohnfläche für: -

Beleuchtung 0,005 . . . 0,02 . . . 0,05 kWh/m²Tag elektrische Geräte 0,02 . . . 0,06 . . . 0,1 kWh/m²Tag Warmwasserverbrauch 0,015 . . . 0,03 . . . 0,05 kWh/m²Tag Personen 0,01 kWh/m²Tag Summe: 0,12 kWh/m²Tag entsprechend 120 Wh/m²Tag

Die Zahl der Heiztage beträgt in der Bundesrepublik nach der EnEV im Mittel etwa 185 Tage/Jahr. Nimmt man den mittleren Grenzwert an, so errechnet sich aus der angegebenen Summe des internen Wärmegewinns von ca. 120 Wh/m²Tag ein Wert von 22 000 Wh/m²a bzw. 22 kWh/m²a. Die EnEV gibt auf die Gebäudenutzfläche bezogen für Wohngebäude an QI = 22 · AN

in kWh/m²·a

370

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Die Nutzfläche AN ist eine fiktive Größe, die nur bei einer Bruttogeschosshöhe von 3,125 m mit der wahren Gebäudenutzfläche übereinstimmt [221]. Aus Messergebnissen lassen sich überschläglich nach Literaturangaben für den nutzbaren Wärmegewinn durch Personen und Geräte angeben: 11 kWh/m²a bis 15 kWh/m²a. Richtwerte für mittlere interne Wärmeleistung verschiedener Wärmequellen in Gebäuden bei verschiedenen Nutzungsarten enthält DIN V 4108-6 Tabelle 2: Der vielfach in der Literatur angegebene interne Wärmegewinn von 122 kWh/Tag und je Wohneinheit entspricht einer durchschnittlichen Leistung von 6,1 W/m² [193]. Auf Nichtwohngebäude, die nicht der Produktion von Wirtschaftsgütern dienen, wie z.B. Verwaltungsgebäude, Schulen, Kindergärten, Krankenhäusern usw. sind die hier angestellten Überlegungen nur schwer übertragbar. Verwaltungsgebäude werden – anders als Wohngebäude – in der Regel lediglich an Wochentagen und auch hier nur während der Büroarbeitszeiten, genutzt. In den übrigen Zeiten wird die Raumtemperatur durch die Heizungsanlage auf Nacht- bzw. Wochenendbetrieb abgesenkt. Während der Nutzungszeiten in neuzeitlichen Verwaltungsgebäuden sind meist eine Vielzahl elektrischer Verbraucher eingeschaltet, wie z.B. Beleuchtung, Computer, Drucker, Kopierer etc. Die durchschnittliche Belegungsdichte und die Intensität der Nutzung der elektrischen Verbraucher ist viel höher als im Wohnbereich. Zur Bewertung des Einflusses interner Wärmequellen im Verwaltungsbau auf die Energiebilanz beträgt etwa 20 bis 30 W/m². Damit ist das Spektrum praktisch auftretender Wärmelasten zufriedenstellend abgedeckt. Die Beleuchtungsenergie ist in den internen Wärmelasten enthalten [313]. Doch, glaubt man einer Reihe von Fachleuten auf Tagungen, Symposien und Kongressen, sollen wir zwischenzeitlich den „LastenZenit“ bereits überschritten haben. Hieraus erklärt sich, dass sich bei vielen Verwaltungsgebäuden kein Heizproblem, sondern ein Überhitzungsproblem bzw. Kühlproblem ergibt. Aus der relativ hohen Belegungsdichte und der Kompaktheit der Gebäude ergibt sich bei vielen Verwaltungsgebäuden die Notwendigkeit der mechanischen Lüftung. Das Überhitzungsproblem ist bei Hochhäusern größer, da bewegliche, außenliegende Sonnenschutzvorrichtungen meist nicht zu realisieren sind. Der Bedarf an elektrischer Energie für Kunstlicht ist bei Verwaltungsgebäuden bis zu 10mal höher als bei Wohngebäuden und kann – primärenergetisch gewichtet – sogar die Größenordnung des Heizprimärenergiebedarfes erreichen [378]. Die bei der Berechnung des Lüftungswärmebedarfs genannten Reduktionsfaktoren für die Berechnung des Lüftungswärmebedarfes dürfen bei der

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

371

Inanspruchnahme der erhöhten Werte für interne Wärmegewinne bei Bürogebäuden nicht angewendet werden! Grundsätzlich sollte ein Grundriss so konzipiert werden, dass Räume, in denen interne Wärmegewinne anfallen, im beheizten Bereich angeordnet sind. Dies betrifft im besonderen Maße den Heizraum bzw. Aufstellungsraum des Wärmeerzeugers, da hier durch Umwandlungsvorgänge und Speicherverluste jährlich beim Einfamilien-Wohnhaus etwa 1000 kWh freigesetzt werden. Ebenso sollte versucht werden, dass leistungsstarke elektrische Geräte, wie Waschmaschinen, Trockner möglichst im beheizten Bereich platziert sind, da diese 500 kWh und mehr im Jahr an Energie umsetzen. Bei der Grundrisskonzeption sollte ferner darauf geachtet werden, dass Räume, in denen hohe interne Gewinne anfallen, z.B. Küchen und Hausarbeitsräume, zur Vermeidung von Überhitzungseffekten nicht eine zu hohe solare Einstrahlung erhalten. Diese Räume sind sinnvoll im Norden als Pufferräume anzuordnen [186]. Nach einer anderen Untersuchung über die internen Wärmegewinne kommt Rouvel [263] zu einem fast gleichen Ergebnis. Er untersuchte bei durchschnittlicher Wohnungs- und Haushaltsgröße (2,7-PersonenHaushalt) und fand eine Tagesdurchschnittsleistung für interne Wärmequellen von 7 W/(m²Tag). Für 185 Heiztage ergibt sich: 7 · 185 ·

24 = 31,1 kWh/(a·m²Wohnfl.) 1000

Die Gebäudenutzfläche AN hängt mit der Wohnfläche für ein Wohngebäude wie folgt zusammen (VDI 2067 Blatt 2): Wohnfläche ≈ 0,68 · Bruttogeschossfläche Nettogeschossfläche ≈ 0,87 · Bruttogeschossfläche 0,87 Nettogeschossfläche ≈ · Wohnfläche 0,68 Nettogeschossfläche ≈ 1,28 · Wohnfläche

Somit: 31,1 kWh/(m²Nettogeschossfl.·a) = 24,3 kWh/(m²Nettogeschossfl.·a) 1,28

Unter Berücksichtigung eines mittleren Nutzungsgrades η ≈ 0,90 ergibt sich für die nutzbare interne Wärme 0,90 · 24,3 kWh/(m²a) ≈ 22 kWh/(m²a)

372

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Vergleichbare Werte ergeben sich nach der Richtlinie VDI 2067 Blatt 2. Wie in dieser Richtlinie erläutert wird, dürfen für ausschließliche Nutzungen als Büro- und Verwaltungsgebäude die internen Wärmegewinne ca. 25% höher als für Wohnungsnutzungen angesetzt werden. Die internen Wärmequellen sind mit 22 kWh/(m²a) sehr hoch angesetzt. Zur Einordnung: Der durchschnittliche Stromverbrauch in der Bundesrepublik beträgt je m² Wohnfläche und Jahr etwas mehr als 30 kWh/(m²a). Dabei fällt ein Großteil in den Nassräumen oder außerhalb der beheizten Wohnräume an und kann zur Deckung des Wärmebedarfs so gut wie nicht beitragen. Ferner ist davon auszugehen und aus Gründen des Umweltschutzes auch zu hoffen, dass Haushaltsgeräte sowie die Beleuchtung in Zukunft wesentlich weniger Strom verbrauchen werden. Auf diese niedrigeren internen Wärmequellen sollten jedoch Häuser abgestimmt werden, wenn man ihre zu erwartende Nutzungsdauer betrachtet. In der Literatur findet man ernstzunehmende Vorschläge, welche bis auf 8 kWh/(m²a) heruntergehen. Es wird daher empfohlen, die internen Wärmequellen höchstens in halber Höhe, d.h. mit 11 kWh/(m²a) anzusetzen. Die nutzbare Abwärme der Personen ist darin enthalten, sie beträgt durchschnittlich 3 kWh/(m²a) [317]. Diese Werte decken sich auch mit Messungen von Rouvel [183], Bild 4.03.

Bild 4.03. Innere Wärmequellen (links) und Tagesgang durch innere Wärmequellen (rechts), nach [183].

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

373

Die Solargewinne QS durch die Fensterflächen werden nach folgender Beziehung ermittelt: QS = ΣIs, j · Σ0,567 · gi · Aw, i in kWh worin die Abminderungsfaktoren bedeuten (vgl. DIN V 4108-6 Kap. 5.5.2.2): 1,0 Verschattungsfaktor, ohne Verschattung 0,70 Verglasungsanteil des Fensters infolge des Fensterrahmens 0,90 Mittlerer solarer Ausnutzungsgrad durch Sonnenschutz, Verschmutzung usw. 0,90 Abminderungsfaktor (Effekt) des nicht senkrechten Strahlungseinfalls durch die Fensterfläche. Das Produkt ergibt 0,567. Es wird in der Regel von einer (nahezu) verschattungsfreien Lage ausgegangen (Abminderungsfaktor FS = 1,0). Dies entspricht nach DIN V 4108-6 einer Horizontalverschattung von 10° bis 15°, also in einer Situation, bei der z.B. einer 3-geschossigen Bebauung ein Abstand von 40 m bis 50 m zur Nachbarbebauung eingehalten wird und keine weiteren „Schattenspender“ (Baumbepflanzungen, Balkonüberstände) zu finden sind. In der Realität beträgt die Minderung der solaren Einstrahlung durch Verschattung (Nachbarbebauung, Bäume, Balkon-, Dachüberstände) im günstigsten Fall ca. 20% bei freier Lage. Im städtischen Umfeld beträgt die Minderung eher 50%. Hinzu kommt noch eine in der DIN V 4108-6 völlig vernachlässigte Größe, nämlich die Verschmutzung transparenter Bauteile. Im Mittel wird hier ein Minderungsfaktor von (5 bis 10) % erreicht (DIN 5034-3, Tabelle 1). gi ist der wirksame Gesamtenergiedurchlassgrad auf eine senkrechte Fläche (eine Korrektur auf die Abweichung des nicht senkrechten Strahlungseinfalls ist bereits vorstehend erfolgt). Richtwerte für den Gesamtenergiedurchlassgrad gi enthält DIN V 4108-6 Tabelle 6 bzw. Produktspezifikationen und Abminderungsfaktoren hierzu für Sonnenschutzeinrichtungen Tabelle 7 der Norm. Die bestrahlte Fensterfläche Aw, i wird aus den lichten Rohbauöffnungsmaßen ermittelt. Die Solarstrahlung Is, j ist von der Himmelsrichtung und der Neigung der bestrahlten Fensterfläche abhängig. Die vorgegebene Formel für nutzbare solare Wärmegewinne berücksichtigt einen mittleren Nutzungsgrad – etwa 80% – für die an Heiztagen in den Raum eingestrahlte Sonnenenergie. Außerdem liegt der Formel ein mittlerer Glasflächenanteil der Fenster und Fenstertüren von

374

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

mittlerer Glasflächenanteil der Fenster und Fenstertüren von etwa 70% zugrunde. Dieser Wert ist – nach der Richtlinie VDI 2078 – abhängig von der Fensterbauart, der Wandöffnung der inneren Fensterleibung, von Kämpfer, Mittelstück und Sprossen. Holzfenster, einfach oder doppelt verglast, sowie Verbundfenster haben bei einer Wandöffnung von 1; 2; 3; 5; 8 m² einen Glasflächen-Anteil von 58; 67; 71; 73; 75 %, bei Holzdoppelfenstern, Kunststofffenstern (und Stahlfenstern) schwanken die Werte für 1; 2; 3; 5; 8 m²: 48; 60; 65; 69; 71% (77; 86; 88; 90%). Schaufenster: 90%, Balkontüren mit Glasfüllung: 50%. Abschläge für Fenster mit Kämpfer oder mit Mittelstück - 5%, für Sprossen - 3%. Der in der EnEV gewählte Anteil ist ein annehmbarer Kompromiss. Für die durchschnittliche Verschattung der Fenster und Fenstertüren wurden 70% berücksichtigt. Die durch die Fassadengestaltung eines Gebäudes bewirkte Verschattung von Fensterflächen ist von der Tages- und Jahreszeit abhängig. Sie kann für beliebige Zeiten anhand geometrischer Beziehungen berechnet werden. Über beschattete transparente Flächen enthalten die Richtlinie VDI 2078 „Kühllast-Regeln“ ein Diagramm und Berechnungsverfahren für Beschattungen durch Wandvorsprünge, zurückgesetzte Scheiben, Blenden usw. sowie DIN V 4108-6 in Tabellen 7 und 8 sowie Tabellen 10 und 11. Umständlich in der Feststellung der Verschattung ist die durch Nachbargebäude wegen der Vielzahl der möglichen Anordnungen. Der in der EnEV gewählte hohe Anteil schließt wegen der Ungenauigkeit der Parameter eine Überbewertung der solaren Wärmegewinne aus. Die Forderung, Glasfassaden nach Süden zu optimieren ist eine Bedingung, die nicht jedes Grundstück erfüllen kann. Das Strahlungsangebot ist von der Orientierung und Neigung transparenter Bauteile abhängig. Anhaltswerte finden sich in der Richtlinie VDI 2067 Blatt 2 Tabelle 2 für die TRY Region 6. Die Strahlungsangaben einfach verglaster Flächen sind abhängig vom Trübungsfaktor T und der Himmelsrichtung. Als Trübungsmittelwert kann T = 4 (Großstadt) angenommen werden. Danach beträgt die jährliche flächenbezogene Gesamtstrahlungssumme unter Berücksichtigung eines Gebäudefaktors (für freistehende Einfamilienhäuser 0,90, Eck-Reihenhäuser 0,95 [Mittelwert] und Reihenhäuser, Mehrfamilienhäuser 1,0) und eines Glasflächenanteils für die Himmelsrichtung Norden 90 kWh/(m²a) Nordosten 120 kWh/(m²a) Osten 140 kWh/(m²a) Südosten 300 kWh/(m²a) Süden 270 kWh/(m²a) Südwesten 250 kWh/(m²a)

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

Westen Nordwesten

375

170 kWh/(m²a) 120 kWh/(m²a)

Berücksichtigt man noch einen anteiligen mittleren jährlichen Globalstrahlungsanteil für die Himmelsrichtungen, so decken sich die Zahlen mit den Angaben nach DIN 4710 für das Strahlungsangebot in der EnEV, Bild 4.04, [162]. Für große Fensterflächen steigt zwar der absolute Energiegewinn an, der auf die Fensterfläche bezogene Energiegewinn, d.h. die Ausnutzung des Strahlungsangebotes geht dagegen stark zurück. Diese Tendenz wird auch nicht durch den mit steigendem Fensterflächenanteil zunehmenden Wärmschutz kompensiert. Bei großen Fensterflächen übertrifft der aktuelle Wärmeverlust das Sonnenstrahlungsangebot und verschlechtert damit die Ausnutzung der Strahlungsenergie.

Bild 4.04. Solares Strahlungsangebot nach der EnEV.

Sind die Süd-, West- und Ostflächen eines Gebäudes immer besonnt? Hierbei besteht das Problem, dass in der Praxis nach der EnEV pauschal Gesamtstrahlungssummen abhängig von der Himmelsrichtung eingesetzt werden, obwohl die entsprechenden Flächen kaum besonnt sind, zumin-

376

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

dest nicht im tiefen Winter [182]. Selbst Südflächen sind bei einem großen Teil der Bauten im tiefsten Winter höchstens zur Hälfte besonnt. Es wäre daher angemessen die Werte im Regelfall zu halbieren [220]. Inwieweit die solare Einstrahlung als Gewinn nutzbar wird, hängt von Gebäudeeigenschaften – Schwere der Bauweise – Ausstattung der Räume – Teppichboden – abgehängte Decken – Heizsystemen u.a. Faktoren ab, die nicht in DIN V 4108-6 erfasst werden, deren Einfluss aber nach den Kühllastregeln durchaus berechnet werden können. Man kann davon ausgehen, dass die solare Strahlung nicht direkt auf die speichernden Massen trifft, sondern auf Teppichböden, Mobiliar u.ä. mit nur geringer Speicherfähigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit. Dadurch wird primär mit nur geringer zeitlicher Verzögerung die Raumluft erwärmt und dann durch Konvektion und Wärmestrahlung die Wärme an und in die Speichermassen übertragen. Unterschiede bei den Heizsystemen, Heizkörper und Fußbodenheizung werden sich dadurch ergeben, dass die Bodentemperatur bei Heizkörpern nahezu die Raumtemperatur besitzt, bei Fußbodenheizung aber je nach Wärmebedarf ca. 25°C betragen wird. Auch wenn mit Beginn der solaren Einstrahlung und Anstieg der Raumlufttemperatur die Regelung die Wärmezufuhr sofort drosselt und unterbricht, wird vor allem bei Fußbodenheizungen die im System gespeicherte Wärme noch an den Raum abfließen. Mit steigender Raumtemperatur wird der „Selbstregeleffekt“ die Wärmeabgabe verringern und begrenzen. Naturgemäß ist bei der Fußbodenheizung der Temperaturanstieg höher als bei Heizkörpersystemen. Bei Wegfall der Einstrahlung fällt aber auch die Raumtemperatur langsamer von dem Ausgangswert ab. Dies ist dadurch zu erklären, dass die Wärme aus dem Fußboden bei steigender Raumtemperatur nicht abfließen konnte und nun bei sinkender Raumtemperatur wieder zur Heizung zur Verfügung steht. Durch diesen Effekt werden die Nachteile der Fußbodenheizung hinsichtlich des Temperaturverlaufs beim über den Tag summierten Heizwärmeverbrauch nahezu ausgeglichen. Ein gewisser Mehrverbrauch muss vorhanden sein, weil die Transmissions- und Lüftungswärmeverluste während der Zeit höherer Lufttemperatur größer sind. Man kann also davon ausgehen, dass mit Heizkörpern der solare Gewinn und die solare Nutzung der anfallenden Energie zwar etwas besser sind, als bei der Fußbodenheizung, die Unterschiede aber zu vernachlässigen sein dürften, angesichts der Untersicherheit, die von vornherein in der Berechnung des Strahlungsgewinns liegen. Es ist daher mit Recht keine Differenzierung nach Heizsystemen in DIN V 4108-6 und der EnEV vorgenommen worden [287].

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

377

Der jährliche Heizwärmebedarf Qh ergibt sich aus den zuvor ermittelten Wärmeverlusten und Wärmegewinnen wie folgt Qh = 66 · (HT + HV) - 0,95 · (QI + QS)

in kWh

mit dem Heizgradtagszahlfaktor 66 und einem Nutzungsgrad der Wärmegewinne von 0,95 (95%). Erläuterung des Heizgradtagszahlfaktors 66 mit Hilfe des Transmissionswärmeverlustes, gleiche Überlegungen gelten auch für den Lüftungswärmeverlust. Nach den Gesetzen der Wärmeübertragung gilt für ein Gebäude allgemein für die Heizperiode HP: QT = 24 · z · Um · ∆ϑ · A mit z

Um ∆ϑ A Gt ∆ϑ

Gt

in kW/HP

Anzahl der Heiztage in der HP, z = 185 in DIN V 4108-6 festgelegt mit der Heizgrenztemperatur für Neubauten (nach der EnEV) mit ϑe,d ≈ 10°C konstant. Diese Heizgrenztemperatur ist stark vom Wärmeschutzniveau und der Nutzbarkeit solarer Energiegewinne abhängig und als problematisch anzusehen. Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m²K) Temperaturdifferenz (ϑi - ϑe) in K Äußere Wärmeübertragungsfläche des Gebäudes in m² = z · ∆ϑ ist die Gradtagszahl für die gewählte HP geschätzt mit (5 bis 10) K . . . (20 bis 25) K ≈ 15 K Dies führt zur Annahme einer durchschnittlichen Außentemperatur von ca. 3,3°C. ≈ 185 · 15 K · Tage/HP ≈ 2750 K · Tage/HP Die EnEV sieht als eine Randbedingung eine Nachttemperaturabsenkung der Heizungsanlage vor. Dies führt zu einer Abminderung der Heizgradtagszahl von etwa 5%, somit Gt ≈ 2900 K · Tage/HP. QT = 24 · Gt · Um · A

Für Um Umrechnung von W/(m²K) in kW/(m²K), d.h. Division mit dem Faktor 1000, somit wird QT = 66 · Um · A = 66 · HT

378

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Näherungsweise kann die Gradtagszahl auch gemäß folgender Approximationsformel – nach Gerth – berechnet werden: Gt = - 4155,6 + 1,911 · H + 143,64 · GBR + 51,2 · GLA + f mit H . . . Höhe über NN in m GBR . . . geographische Breite in Grad GLA . . . geographische Länge in Grad f = 0 außer bei • dichter Bebauung: f = - 240,9 • Gewässernähe: f = - 88,4 • enge Tallage: f = + 174,2 Die Grundlage der Berechnungsverfahren für die Primärenergiefaktoren liefert der sogen. „Winterfall“, nämlich die Annahme von 185 Heizgradtagen. Wer eine andere Basis wählt, z.B. das Monatsbilanzverfahren, muss zwangsläufig zu abweichenden Ergebnissen kommen. In jedem Fall dann, wenn er die standardisierte Wärmebedarfsberechnung akzeptiert, für die Anlagendimensionierung aber die erwähnte Monatsbilanz heranzieht. Eine Gegenrechnung mit der 185-Tage-Basis ergibt erhebliche Unterschiede. Nicht ganz eindeutig war man sich in den Ausschüssen zur EnEV in den angeschlossenen Normen, ob sich diese Verschiebungen wieder relativieren, wenn man sowohl beim Gebäude als auch bei der Anlage mit den gleichen Heiztagen rechnet. Auf der anderen Seite scheint die mögliche „Fehlerrate“ nicht über 2% oder 3% hinauszugehen, so dass insgesamt dieser Punkt nicht die Relevanz haben dürfte, mit der in den Gremien diskutiert wurde. Vielleicht ist dieser Faktor aber doch nicht ganz so bedeutungslos. Denn sollten die Passivhäuser an Zuspruch gewinnen, müsste man sich speziell für sie noch einmal detaillierter über die Zahl der Heiztage unterhalten. Die Passivhaus-Architekten behaupten, nicht häufiger als an 90 Tagen im Jahr den Heizkessel einschalten zu müssen. Dagegen verweisen Gegenrechnungen, nach denen selbst bei solch hohem Dämmstandard der Heizkessel an 150 oder 160 Tagen im Jahr in Betrieb sein müsste [386]. Hier ist aber die Frage: Wie ist der Heizfall definiert? Konkret an jenen Tagen, an denen die Temperaturen in den Referenzräumen aufgrund der Witterungsverhältnisse keine 19°C erreichen! Diese 19°C-Schwelle ist die Grenze zwischen dem „Sommerfall“ und dem „Winterfall“ und eine Erklärung, warum es keine oder noch keine KlimatechnikPrimärenergiefaktoren gibt. Denn nach dem Rücktritt und der Wiederbesetzung des DIN-NHRS-Arbeitskreises DIN V 4701-11 wird es wahrscheinlich sehr lange keine Kennwerte von RLT-Anlagen geben.

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

379

Weder die EnEV Anhang 1 Nr. 2.1 noch die Normen DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10 verlangen, dass eine Übernahme der genau ermittelten Heizzeit nach dem Monatsbilanzverfahren erfolgen muss. Alle Rechenverfahren sind miteinander kombinierbar. Das bedeutet, dass die pauschale Heizzeit von 185 Tagen ohne weiteren Nachweis angewendet werden darf. Im Heizperiodenverfahren und im Diagrammverfahren ist eine Heizzeit von 185 Tagen ohnehin standardmäßig festgelegt. Einer Benutzung der durch genaue Rechenverfahren ermittelten Heizzeit in DIN V 4701-10 steht nichts im Wege. Der Einfluss der Nutzer wird durch die Parameter Raumlufttemperatur, Dauer der Temperaturabsenkung in der Nacht, Lüftungsverhalten und Höhe der internen Wärmequellen bestimmt. Eine Absenkung der Raumlufttemperaturen um 2 K verringert den Jahresheizwärmebedarf um 27%. Bei einer Absenkung um 4 K mindert sich der Jahresheizwärmebedarf sogar um 34%. Die Entscheidung, ob eine derartige Maßnahme für die Senkung des Heizwärmebedarfs zur Anwendung kommen kann, liegt ausschließlich beim jeweiligen Nutzer und kann nicht als generelle Lösung angesehen werden. Durch die Verkürzung der täglichen Heizdauer ist ebenfalls eine Verringerung des Jahresheizwärmebedarfs möglich [257].

Bild 4.05. Ausnutzungsgrad der Gewinne in Abhängigkeit vom Wärmegewinn-/ Verlustverhältnis nach DIN V 4108-6.

380

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Der im Nachweis festgelegte Ausnutzungsgrad ηP der internen und solaren Gewinne beträgt unabhängig von der Bauweise (Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes) 0,95 (95%) und fließt in die Energiebilanz ein. Die Gewinne lassen sich nur bedingt zur Reduktion des Heizwärmebedarfs ausnutzen. Sind sie innerhalb eines Bilanzzeitraumes sehr viel größer als die Verluste zur gleichen Zeit, können sie aufgrund der beschränkten Speicherfähigkeit nicht immer vollständig zu Heizzwecken genutzt werden. Sie führen dann zu Überhitzungen, die meist von den Nutzern durch Raumlüftung beseitigt werden. Dies völlig alltägliche Phänomen wird in der Energiebilanz durch den Ausnutzungsgrad ηP berücksichtigt. Die in Bild 4.05 als theoretisch bezeichnete Kurve stellt die obere Begrenzungslinie des Ausnutzungsgrads dar. Praktisch ist daher nur der schraffierte Bereich nutzbar. Der durchschnittliche Nutzungsgrad üblicher Massivgebäude übersteigt ηP = 95%, bei Leichtbauten liegt er etwa 5% niedriger. Der Einfluss der Gebäudeschwere auf den Energieverbrauch wird meistens überschätzt. Er ist für den Sollbetrieb von Gebäuden gering (5 bis 10%). Dazu ist zu beachten, dass mit zunehmender Gebäudeschwere bei durchgehendem Heizbetrieb der Energieverbrauch auf höherem Niveau zwar abnimmt, bei Abschaltung in der Nacht auf niedrigem Niveau jedoch zunimmt [247]. Neben den vorgenannten Einflussgrößen gibt es noch weitere, nicht entwurfsrelevante Größen, die den Heizenergiebedarf beeinflussen. Die wichtigsten sind [186]: − das Nutzerverhalten, − der Gebäudestandort.

Der Nutzer bestimmt durch sein Verhalten mehr als jede Technologie den Energieverbrauch. Zum einen verursachen erhöhte Temperaturen in einem Einfamilienwohnhaus jährlich Energiemehrverbräuche von 1000 bis 1500 kWh je Grad. Ein vermehrtes Fensteröffnen trägt ebenfalls erheblich zum Mehrverbrauch bei. Die Erhöhung des Luftwechsels um 0,1-fach verursacht jährliche Mehrverbräuche von ca. 1500 kWh. So kann ein Hausbewohner, der im Mittel sein Haus um 2 K wärmer hält und seine Fenster doppelt so lange geöffnet lässt wie ein durchschnittlicher Nutzer – womit er den Luftwechsel um ca. 0,4-fach erhöht –, einen Heizenergiemehrverbrauch von ca. 10000 kWh jährlich verursachen. Der Standort kann ebenfalls den Heizenergieverbrauch eines Gebäudes stark beeinflussen. Zum einen bewirkt rauhes Klima in den Höhenlagen deutlich niedrigere Außenlufttemperaturen als etwa das milde Klima des Rheingrabens. Darüber hinaus sorgen sonnenreichere Standorte in

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

381

Süddeutschland für größere solare Substitutionspotentiale als Standorte in Norddeutschland. In Bezug auf mittlere deutsche Klimaverhältnisse, wie sie die Region Würzburg beschreibt, gibt es für Einfamilienhäuser eine klimabedingte Spannweite von bis zu 5000 kWh/a Mehrverbrauch, z.B. in Hof und bis zu 3000 kWh/a Minderverbrauch z.B. in Freiburg i.Br.

Bild 4.06. Ermitteln der wärmeübertragenden Umfassungsflächen eines Gebäudes.

Die Temperatur-Korrekturfaktoren Fxi nach EnEV Anhang 1, Tabelle 3 von Bauteilen sind aus der Wärmebilanz eines Gebäudes entstanden. Die Transmissionswärmeverluste ergeben sich als Summe der Transmissionswärmeverluste über die einzelnen Flächenanteile der wärmeübertragenden Umfassungsfläche nach Bild 4.06, wobei mit Berücksichtigung von DIN V 4108-6 Tabellen 1 und 3 (Indices), bedeuten: AAW . . . Fläche der an die Außenluft grenzenden Wände, im ausgebauten Dachgeschoss auch die Fläche der Abseitenwände zum nicht wärmegedämmten Dachraum. Es gelten die Gebäudeaußenmaße. Gerechnet wird von der Oberkante des Geländes oder, falls die unterste Decke über der Oberkante liegt, von der

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

382

AW

...

AD

...

AG

...

ADL

...

Oberkante dieser Decke bis zu der Oberkante der obersten Decke oder Oberkante der wirksamen Dämmschicht. Fensterfläche (Fenster, Fenstertüren, Türen und Dachfenster), soweit sie zu beheizende Räume nach außen abgrenzen. Sie wird aus den lichten Rohbaumaßen ermittelt. nach außen abgrenzende wärmegedämmte Dach- oder Dachdeckenfläche. Grundfläche des Gebäudes, sofern sie nicht an die Außenluft grenzt. Sie wird aus den Gebäudeaußenmaßen bestimmt. Gerechnet wird die Bodenfläche auf dem Erdreich oder bei unbeheizten Kellern die Kellerdecke. Werden Keller beheizt, sind in der Gebäudegrundfläche AG neben der Kellergrundfläche auch die erdreichberührten Wandflächenanteile zu berücksichtigen. Deckenfläche, die das Gebäude nach unten gegen die Außenluft abgrenzt. A = AAW + AW + AD + AG + ADL

U θi θe

. . . bedeuten die zugehörigen Wärmedurchgangskoeffizienten der Flächenanteile AAW, AW usw. . . . Innentemperatur. . . . Außenlufttemperatur.

UAW · AAW · (θi - θe) + UW · AW · (θi - θe) + UD · AD · (θi - θD) + UG · AG · (θi - θG) + UDL · ADL · (θi - θe) + UAB · AAB · (θi - θAB) = Um · A · (θi - θe) Aus dieser Gleichung erhält man für den mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten der wärmeübertragenden Umfassungsfläche eines Gebäudes UAW ⋅ AAW + U W ⋅ A W + Um =

θ − θAB θi − θD θ − θG ⋅ UD ⋅ AD + i ⋅ UG ⋅ AG + UDL ⋅ A DL + i ⋅ UAB ⋅ AAB θi − θe θi − θe θi − θe A

Hieraus lassen sich die Temperatur-Korrekturfaktoren Fxi herleiten: Faktor 0,8 Bei nicht durchlüfteten Flachdächern beträgt der Faktor 1,0. Für nicht ausgebaute und nicht beheizte Dachräume lässt sich der Faktor überschläglich abschätzen:

4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV

383

θi − θD 20 − (0) ≈ 0,6 ≈ θi − θe 20 − (−15) In EnEV Anhang 1, Tabelle 3 wurde ein mittlerer Faktor von 0,8 gewählt. Bei nicht durchlüfteten Flachdächern wirkt sich die Besonnung energieverbrauchsmindernd aus, so dass auch der Faktor 0,8 gerechtfertigt erscheint. Faktor 0,5 Nimmt man unter der Gebäudegrundfläche Temperaturen zwischen 0°C und 5°C an, so ergibt sich der Faktor zu:

θ i − θ G 20 − (0...5) ≈ 0,5 ≈ θi − θe 20 − (−15) Für Gebäudeflächen, die an Gebäudeteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen grenzen, können ähnliche Überlegungen gestellt werden, außenliegende Treppenräume, Lagerräume usw. haben Innentemperaturen < 10°C. Faktor 1,0 Aus der Bilanzgleichung gilt die Überlegung:

θi − θe =1 θi − θe Relativ kleine, nicht beheizte Nebenräume, wie sie z.B. bei ausgebauten Dachgeschossen zwischen Abseitenwand und Kniestock vorkommen, sind beim Transmissionswärmeverlust der Abseitenwand aus Gründen der Rechenvereinfachung mit einem Reduktionsfaktor von 0,8 zu berücksichtigen. Das gleiche gilt sinngemäß auch für kleine, nicht begehbare Spitzböden über dem ausgebauten Dachgeschoss [240]. Für angrenzende Gebäudeteile mit wesentlich niedrigeren Raumtemperaturen ist Fxi = 0,5 zu wichten. Das sind solche Räume mit Raumtemperaturen von < 10°C, Zuordnung solcher Räume und Gebäudeteile nach DIN V 4701-10. Im Regelfall sind solche Räume nicht beheizt: Lagerräume, Treppenräume, Garagen, aber frostfrei zu halten! Bei Abseiten-Wänden, Spitzboden-Decken usw. wird der Faktor 0,8 durch die „ZusatzDämmwirkung“ der außen vor dem Hüllbauteil liegenden Aufbauten gerechtfertigt. Bei dem in der EnEV erreichten Dämmniveau wird aber dieser Effekt praktisch bedeutungslos [277].

384

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Die Tabelle 3 in der EnEV Anhang 1 ist ein Auszug aus DIN V 4108-6, dort Tabelle 3. In der neuen Fassung von DIN V 4108-6 vom Juni 2003 erfolgt eine neue Tabelle der Temperatur-Korrekturfaktoren Fxi. Die Änderungen beziehen sich in erster Linie auf Klarstellungen in der Formulierung [453]. Die wichtigsten Berechnungswerte gemäß DIN V 4108-6 Tabelle 3 laufen für einen Wärmestrom nach außen über

− − − − − −

Außenwand, Fenster, Decke über Außenluft Fe = 1,0 Dach als Systemgrenze FD = 1,0 Dachgeschossdecke, Dachraum nicht ausgebaut FD = 0,8 Wände und Decken zu Abseiten (Drempel) Fu = 0,8 Wände und Decken zu unbeheizten Räumen Fu = 0,5 Wände und Decken zu unbeheizten Räumen, Räume mit Innentemperaturen zwischen 12°C und 19°C Fnb = 0,35 − Wände und Fenster zu unbeheiztem Glasvorbau bei einer Verglasung des Glasvorbaus mit Einfachverglasung Fu = 0,8 Zweischeibenverglasung Fu = 0,7 Wärmeschutzverglasung Fu = 0,5 − Aufgeständerter Fußboden FG = 0,9 Umfangreiche Berechnungswerte sind zu ermitteln für Bauteile des unteren Gebäudeabschlusses. Die Temperaturfaktoren sind hierbei von den Wärmedurchlasswiderständen der Bodenplatte, der Kellerwand, dem charakteristischen Bodenplattenmaß B’ in m, der Bodengrundfläche und dem Umfang der Bodenplatte abhängig.

4.3 Wärmeverluste nach dem Monatsbilanzverfahren Summiert werden alle mit den Ui-Werten multiplizierten Bauteilflächen Ai unter Berücksichtigung der dazu gehörenden TemperaturKorrekturfaktoren Fxi. Daraus folgt der temperaturspezifische Transmissionswärmeverlust HT eines Gebäudes: HT = ΣUi · Ai · Fxi + HWB + ∆HT,FH

in W/K

Der Temperatur-Korrekturfaktor Fxi ist DIN V 4108-6 Tabelle 3 zu entnehmen. Die in der Tabelle angegebenen Werte für erdreichberührte Bauteile sind nach DIN EN ISO 13 370 monatlich genau ermittelt worden.

4.3 Wärmeverluste nach dem Monatsbilanzverfahren

385

Der Term HWB gibt die Transmissionswärmeverluste über Wärmebrücken an, die nach DIN V 4108-6 gesondert ausgewiesen werden müssen. Die EnEV bietet im Anhang 1 Nr. 2.5 drei verschiedene Nachweisverfahren an:

− Berücksichtigung durch Erhöhen des Wärmedurchgangskoeffizienten Ui um ∆UWB = 0,1 W/(m²K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche, HWB = ∆UWB · Ai = 0,1 · Ai in W/K. − Bei Anwenden von Planungsbeispielen nach DIN 4108 Beiblatt 2: Berücksichtigung durch Erhöhen der Wärmedurchgangskoeffizienten Ui um ∆UWB = 0,05 W/(m²K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche, HWB = ∆UWB · Ai = 0,05 · Ai in W/K. − Durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108-6 in Verbindung mit weiteren anerkannten Regeln der Technik (DIN EN ISO 10211-2 und 3): HWB = Σ l · ψe in W/K mit ψe längenbezogener Wärmebrückenverlustkoeffizient der Wärmebrücke in W/(mK) nach DIN EN ISO 10211, l die Länge der Wärmebrücke in m. Wärmebrücken können durch thermisch getrennte Außenbauteile, außenliegende Dämmsysteme und einer Ausbildung der Dämmung von Deckenauflagern über mehrere Steinschichten bei monolithischem Mauerwerk vermieden werden [235]. Werden Außenbauteile mit integrierten Heizflächen, Flächenheizungen wie z.B. Fußboden- oder Wandheizungen eingesetzt, entstehen durch deren über die Raumtemperatur liegenden Systemtemperaturen zusätzliche Wärmeverluste, die bilanziert werden müssen:

− in Bauteilen an die Außenluft: ∆HT,FH = Σ Ri / (1/U0 - Ri) · H0 · ξ

in W/K

− in Bauteilen an das Erdreich grenzend: ∆HT,FH = Σ Ri / (Ah / Ls - Ri) · H0 · ξ in W/K Für Ls kann vereinfachend U0 eingesetzt werden − in Bauteilen an unbeheizte Räume: ∆HT,FH = Σ Ri / (1 / (b · U0) - Ri) · H0 · ξ in W/K Für b kann vereinfachend Fxi eingesetzt werden. Hierin bedeuten: Ri Wärmedurchlasswiderstand zwischen Heizelement und Raumluft (Bereich der Heizplatte) in m²K/W

386

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

U0 H0

Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils in W/(m²K) spezifischer Wärmeverlust des angrenzenden beheizten Raumes, ermittelt ohne Berücksichtigung des Heizelements in der Gebäudehülle Deckungsanteil des Raumwärmebedarfs, der durchschnittlich durch das heizende Teil der Gebäudehülle gedeckt wird Heizfläche in der Gebäudehülle.

ξ Ah

Zusätzliche Wärmeverluste anderer Systeme, wie die belüfteter Solarwände (Trombé-Wände) oder belüfteter Bauteile an der Gebäudehülle sind nach DIN EN 832 zu berechnen. Lüftungswärmeverluste:

− bei freier Lüftung. Die temperaturspezifischen Lüftungswärmeverluste eines Gebäudes mit Fensterlüftung ergeben sich aus dem belüfteten Netto-Volumen V, des Luftwechsels und der spezifischen Wärmespeicherkapazität von c = 0,34 Wh/(m³K): HV = 0,34 · n· V in W/K Das Netto-Volumen V ergibt sich nach EnEV Anhang 1 Nr. 2.4 für kleine Wohngebäude unter 3 Vollgeschossen zu V = 0,76 · Ve. Größere Wohngebäude und Nichtwohngebäude sind mit V = 0,8 · Ve zu berechnen. Darüber hinaus darf für alle Gebäude aber das tatsächliche, individuell ermittelte Nettoraumvolumen V in Ansatz gebracht werden. Dadurch sind u.U. erhebliche Entlastungen beim baulichen Wärmeschutz möglich. Bei der Berechnung von HV wird ein Luftwechsel n = 0,7 h-1 standardmäßig festgelegt und n = 0,6 h-1 für Gebäude, deren Gebäudehülle luftdicht ist und dies durch einen Blower-Door-Test nachgewiesen wird. Luftwechsel zwischen unbeheizten Räumen und der Außenumgebung nach DIN EN ISO 13789 nue = 0,5 h-1. − bei maschineller Lüftung. Es gibt folgende Verfahren: • Abluftanlagen. Die Abluft wird raumweise oder zentral mechanisch abgeführt. Die Zuluft erfolgt dezentral über Fenster oder Einströmöffnungen in den Wohnräumen. • Zentrale Zu- und Abluftanlagen. Zu- und Abluft werden in einem Lüftungssystem für das gesamte Gebäude zentral geführt. • Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung. Zu- und Abluftführung erfolgen zentral. 70% bis 90% der Abluft-Wärme werden durch einen Wärmetauscher entzogen und zur Erwärmung der Zuluft eingesetzt.

4.3 Wärmeverluste nach dem Monatsbilanzverfahren

387

Gebäude mit einer mechanischen Lüftungsanlage mit oder ohne Wärmerückgewinnung weisen neben der planmäßigen Lüftung zusätzliche Lüftungswärmeverluste über Leckagen oder zusätzliches Fensterlüften auf. Daher ergibt sich ein zusammengesetzter Luftwechsel n: HV = 0,34 (nAnl · (1 - ηV) + nx) · V in W/K worin bedeuten: nAnl Anlagenluftwechsel, nach DIN V 4701-10 z.B. etwa nAnl = 0,4 h-1 ηV Nutzungsfaktor des Abluft-Zuluft-Wärmeübertragers (Wärmetauschersystems) nach DIN V 4701-10 nx zusätzlicher Luftwechsel infolge Undichtheiten und Fensteröffnen, nach DIN V 4108-6 kann mit nx = 0,2 h-1 gerechnet werden, wenn keine genaueren Angaben vorliegen. Für Zu- und Abluftanlagen gilt nx = 0,2 h-1 und für reine Abluftanlagen nx = 0,15 h-1 (DIN V 4108-6 Tabelle D3). EnEV Anhang 1 Nr. 2.10 erlaubt die Anrechnung von Lüftungsanlagen nur für den Fall, dass eine besonders luftdichte Gebäudehülle vorhanden ist. Deren Dichtheit muss mittels Blower-Door-Test nachgewiesen werden. Die Berücksichtigung der Lüftungswärmeverluste im EnEVNachweis kann ebenfalls mit Hilfe von DIN V 4701-10 erfolgen, so dass an dieser Stelle mit dem Luftwechsel n = 0,6 h-1 und VH = 0,34 · 0,6 · V in W/K gerechnet werden kann. Dies ist dann besonders zu empfehlen, wenn der Nutzungsgrad des Wärmetauschersystems der Lüftungsanlage noch nicht bekannt ist. Aus den temperaturspezifischen Wärmeverlusten HT und HV lassen sich die monatlichen Wärmeverluste QI,M ermitteln: 24 QI,M = (HT + HV) · (θi - θe,M) · tM in kW 1000 worin bedeuten tM Anzahl der Tage des betreffenden Monats, z.B. tM = 30 Tage/Monat. (θi - θe,M) Temperaturdifferenz zwischen Innenlufttemperatur θi und der Außenlufttemperatur θe,M. Im Rahmen des EnEV Nachweisverfahrens muss für θe,M mit den Temperaturen des mittleren deutschen Standortes nach DIN V 4108-6 Tabelle

388

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

D.5 gerechnet werden. Diese Tabelle ist eine Zusammenfassung für 15 Referenzregionen in der Bundesrepublik nach DIN V 4108-6 Bild A 1, für die die Tabellen A 1 bis A 3 die jeweiligen Außenlufttemperaturen θe,M enthalten. Daher können die in der Normtabelle D.5 angegebenen Klimadaten durchaus um 30% nach oben und unten zu den tatsächlichen, in einem aktuellen Jahr gemessenen Temperaturen bzw. Einstrahldaten abweichen, so dass ein Vergleich zu tatsächlichen Energieverbräuchen immer nur in Verbindung mit einer Klimadatenkorrektur möglich ist. Diese kann z.B. nach der Richtlinie VDI 3807 „Energieverbrauchswerte für Gebäude“ erfolgen. Die Innenlufttemperatur θi soll für beheizte Gebäude nach der EnEV mit 19°C angenommen werden. Darin enthalten ist ein Teilheizungsfaktor für indirekt beheizte Räume innerhalb der thermischen Hülle und für Zeiten mit unplanmäßig reduzierten Raumtemperaturen.

4.4 Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren − Interne Wärmegewinne Die monatlichen Wärmegewinne Qi,M errechnen sich aus nutzflächenabhängigen Wärmeleistungen. Richtwerte hierzu enthält DIN V 4108-6 Tabelle 2 für verschiedene Wärmequellen in Gebäuden bzw. für verschiedene Nutzungsarten. Für den Nachweis nach der EnEV sind zu wählen. qi = 5 W/m² bei Wohngebäuden, 24 Stunden täglich, entspricht 43,8 kWh/(m²a) qi = 6 W/m² bei Büro- und Verwaltungsgebäuden. Der letztere Wert ist unverständlich und lässt sich nicht begründen aus der Nutzung der vielen ständig betriebsbereiten Kopierer, PC-Anlagen und der erhöhten Wärmeabgabe durch Beleuchtung. Heute werden und künftig energiesparende Geräte (sogen. Green-PCs) eingesetzt und bei der Beleuchtung werden Abluftleuchten in klimatisierten Büroräumen betrieben. Somit interne Wärmegewinne: 24 Qi,M = qi · AN · · tM in kWh 1000 worin tM die Anzahl der Tage des Monats AN = 0,32 · Ve die beheizte Gebäudenutzfläche ist.

4.4 Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren

389

− Solare Wärmegewinne durch transparente Bauteile Die Solargewinne Qs,M durch die Fenster- und Fenstertürflächen können für alle Himmelsrichtungen und für Horizontalflächen nach DIN V 4108-6 ermittelt werden: 24 QS = Σ IS,M · Σ FS · FF · FC · 0,9 · g · AW · · tM in kWh 1000 worin bedeuten FF Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil, der dem Verhältnis der durchsichtigen Fläche zur Gesamtfläche der verglasten Einheit entspricht. Sofern keine genaueren Werte bekannt sind, wird FF = 0,7 gesetzt. FS Abminderungsfaktor für Verschattung, er berücksichtigt dauerhaft vorhandene bauliche Verschattungen. Der FS-Wert ist nach verschiedenen Teilbestrahlungsfaktoren in DIN V 4108-6 Tabellen 9 bis 11 aufgelistet. Für den EnEV-Nachweis ist pauschal FS = 0,9 festgelegt. FC Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen. Nur abweichend von Eins zu berücksichtigen, wenn permanenter Sonnenschutz unabhängig von der Sonneneinstrahlung in Betrieb ist. FC sollte bei der Ermittlung des Heizwärmebedarfs immer FC = 1,0 betragen, d.h. keine Sonnenschutzvorrichtung eingesetzt. Für andere Berechnungen ist DIN V 4108-6 Tabelle 7 heranzuziehen. g Der wirksame Gesamtenergiedurchlassgrad nach DIN V 4108-6 Tabelle 6, dort wird g als Gesamtenergiedurchlassgrad g⊥ auf eine vertikale Fläche angegeben. Da die Sonne nicht senkrecht auf die Verglasungsflächen fällt, sind die nach DIN 410 ermittelten g⊥-Werte für das hier anzuwendende Berechnungsverfahren um 15% zu reduzieren, um den effektiven wirksamen g-Wert zu ermitteln. Somit g = 0,85 · g⊥. AW Fenster-, Fenstertürfläche (Bruttofläche) bezogen auf das Rohbaumaß. Zur Wintersonnenwende muss für die Dauer von mindestens 2 Stunden täglich Verschattungsfreiheit für passiv sonnenenergienutzende Fenster gegeben sein. Das bedeutet in Süd/Nord-Richtung einen Sonnenhöhenwinkel von 20° und einen Azimutwinkel von 14°. Die Außenwand mit der größten prozentualen Fensterfläche muss nach Süden orientiert sein. Abweichungen können bis zu 20° toleriert werden [235]. Oft werden auch tatsächlich vorhandene Beschattungen in der Planungsphase nicht berücksichtigt. Ferner müssen bei Optimierungsbe-

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

390

rechnungen Fenster die kaum diffuse Lichteinstrahlung bekommen, weil sie sich in einem Lichtschacht befinden, oder sehr stark verschattet sind, ohne Solarbonus berechnet werden. Hier darf nach der Energieeinsparverordnung jedoch der Bonus für Nordorientierung eingesetzt werden. Es gibt auch viele Fälle, bei denen Fenster durch Balkone, Dachvorsprünge und dergleichen verschattet sind und nur sehr wenig diffuse Sonneneinstrahlung abbekommen. In diesem Fall müssten die Abminderungsfaktoren bei allen Optimierungen stark abgemindert, bzw. sogar ganz gestrichen werden [317]. Die Solarstrahlung Is,M ist für verschiedene Standorte Deutschlands in DIN V 4108-6 Tabellen A 1 und A 3 sowie Bild A 1 angegeben. Im Rahmen des EnEV-Nachweises muss mit Strahlungsdaten des mittleren deutschen Standortes nach DIN V 4108-6 Tabelle D.5 gerechnet werden.

− Solare Wärmegewinne durch opake Bauteile Anmerkung: Die solaren Wärmegewinne über opake Bauteile können nach der EnEV im Monatsbilanzverfahren nach DIN V 4108-6 vernachlässigt werden; falls aber opake Bauteile dennoch in die Bilanzierung einbezogen werden, dann ist sowohl die solare Einstrahlung (kurzwellig) als auch die thermische Abstrahlung (langwellig) zu berücksichtigen. Auch opake, d.h. nicht transparente Gebäudeoberflächen nehmen Solarstrahlung auf, wandeln sie in Wärme um und lassen einen Teil dieser Wärme in das Gebäudeinnere. Die Farbgestaltung der Oberfläche beeinflusst die Absorption maßgeblich. Farbgebung von nach Süden, Westen und Osten gerichteten Wandoberflächen, dunkelabsorbierend; von Wänden mit Dämmsystemen möglichst hell. Eckverstärkung der Außenwände als Mittel zur Verringerung der geometrisch bedingten Verdichtung des Wärmeabflusses an Außenwandecken [235]. Dies wird durch den Strahlungsabsorptionsgrad α für das energetisch wirksame Spektrum des Sonnenlichts beschrieben. Die Berechnung erfolgt nach der Formel QS,op = U · Aj · Re (α · Is,j - Ff · hr · ∆θer) · U Aj

24 · tM 1000

in kWh

Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils einschließlich transparenter Wärmedämmung, falls sie vorhanden ist Gesamtfläche des Bauteils in der Orientierung j

4.4 Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren

Re

Is,j

α Ff

hr

∆θer tM

391

äußerer Wärmedurchlasswiderstand des Bauteils (einschließlich des Wärmedurchlasswiderstandes einer transparenten Wärmedämmung und des äußeren Wärmeübergangswiderstandes), d.h. von der absorbierenden Schicht bis außen globale Sonneneinstrahlung der Orientierung j, nach DIN V 4108-6 Tabelle D.5, in W/m² Absorptionskoeffizient des Bauteils für Solarstrahlung, nach DIN V 4108-6, Tabelle 8 Formfaktor zwischen dem Bauteil und dem Himmel; Ff = 1 für waagerechte Bauteile bis 45° Neigung, Ff ≈ 0,5 für senkrechte Bauteile. Abweichend dürfen die Rahmenanteile Ff (sowie der Verschattungsfaktor FS) an spezielle Gegebenheiten angepasst werden nach DIN V 4108-6 Tabelle 9 bis 11 Äußerer Abstrahlkoeffizient für langwellige Abstrahlung, in erster Näherung gilt nach DIN V 4108-6 hr = 5 · ε, worin ε der Emissionsgrad für die Wärmestrahlung der Außenfläche ist, ε ≈ 0,9. Somit hr = 5 · 0,9 = 0,45 mittlere Differenz zwischen der Temperatur der Umgebungsluft und der scheinbaren Temperatur des Himmels, vereinfachend kann ∆θer ≈ 10 K angenommen werden Anzahl der Tage des Monats

Die Gewinne auf opaken Oberflächen werden direkt von den Transmissionswärmeverlusten der Bauteile abgezogen und gehen damit als sogen. negative Verluste bei der Ermittlung des Gewinn / Verlust – Verhältnisses in den Nenner ein. Solare Wärmegewinne unbeheizter Nebenräume können ggf. nach Reduktion um den Anteil, den der entsprechende Temperaturfaktor vorgibt, mit zu den Gewinnen der beheizten Räume addiert werden.

− Transparente Wärmedämmung Transparente Wärmedämmsysteme (TWD) lassen einen Teil der auftreffenden Solarstrahlung bis zur dunklen Absorptionsschicht vordringen und führen so zu einer Erhöhung der Wandinnentemperatur. In der Bilanzformel muss daher der gTi - Wert der transparenten Dämmung inklusive Deckschicht eingesetzt werden sowie der Wärmedurchgangskoeffizient Ue dieser Schichten bekannt sein. Somit: § · QS,op = ¨ A j ⋅ FS ⋅ FF ⋅ α ⋅ g Ti ⋅ U ⋅ I s, j − U ⋅ A j ⋅ Ff ⋅ R se ⋅ h r ⋅ ∆θ er ¸ ⋅ 24 ⋅ t M in kWh ©

Ue

¹ 1000

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

392

Aj FS

FF

α gT,i

U Ue

Is,j Ff

Rse

hr

∆θer tM

Gesamtfläche des Bauteils der Orientierung j Abminderungsfaktor für Verschattung, er berücksichtigt dauerhaft vorhandene bauliche Verschattungen. Der FS-Wert ist nach verschiedenen Teilbestrahlungsfaktoren in DIN V 4108-6 Tabellen 9 bis 11 aufgelistet. Für den EnEV-Nachweis ist pauschal FS = 0,9 festgelegt Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil der TWD, nach Herstellerangaben Absorptionskoeffizient des Bauteils für Solarstrahlung nach DIN V 4108-6 Tabelle 8 Gesamtenergiedurchlassgrad der TWD nach Prüfzeugnis. Umfassend informiert hierzu der Fachverband Transparente Wärmedämmsysteme: Bestimmung des solaren Energiegewinnes durch Massivwände mit transparenter Wärmedämmung; Richtlinie des Fachverbandes Transparente Wärmedämmsysteme e.V., Februar 1999 Wärmedurchgangskoeffizient der Gesamtkonstruktion einschließlich der TWD Wärmedurchgangskoeffizient der transparenten Dämmung einschließlich Deckschicht, d.h. aller äußeren Schichten, die vor der absorbierenden Oberfläche liegen, nach Prüfzeugnis oder Information durch den Fachverband Transparente Wärmedämmung globale Sonneneinstrahlung der Orientierung j, nach DIN V 4108-6 Tabelle D.5, in W/m² Formfaktor zwischen dem Bauteil und dem Himmel, Ff = 1 für waagerechte Bauteile bis 45° Neigung, Ff ≈ 0,5 für senkrechte Bauteile = Re äußerer Wärmedurchlasswiderstand des Bauteils einschließlich des Wärmedurchlasswiderstandes der transparenten Wärmedämmung und des äußeren Wärmeübergangswiderstandes äußerer Abstrahlungskoeffizient für langwellige Abstrahlung, in erster Näherung gilt nach DIN V 4108-6 hr = 5 · ε, worin ε der Emissionsgrad für die Wärmestrahlung der Außenfläche ist, ε ≈ 0,9, somit hr = 5 · 0,9 = 0,45 mittlere Differenz zwischen der Temperatur der Umgebungsluft und der scheinbaren Temperatur des Himmels, vereinfachend kann ∆θer ≈ 10 K angenommen werden. Anzahl der Tage des Monats.

Bei transparenter Wärmedämmung ist wegen ihrer guten Wirksamkeit in der Regel eine Sommerschattierung erforderlich. Eine temporäre

4.4 Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren

393

Wärmedämmung durch Rollläden, Dämmläden usw. bringt eine weitere Verbesserung des mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten [235].

− Unbeheizte Glasvorbauten Unbeheizte Räume und Wintergärten wirken als thermische Puffer, da ihre Innentemperaturen meist deutlich über den Außentemperaturen liegen. Die sich einstellende Lufttemperatur hängt von der Bilanz der über die angrenzenden Innenbauteile zugeführten Transmissionswärme, von eventuellen Sonnenwärmegewinnen und den Wärmeverlusten nach außen hin ab [240]. Nicht beheizte Räume und ebenso nicht beheizte Wintergärten mit Trennflächen zum Kernhaus liegen außerhalb der Bilanzierungsgrenze für die Berechnung des Jahresheizwärmebedarfs. Beheizte Wintergärten dagegen liegen innerhalb der Bilanzierungsgrenzen und werden wie eine Zone des Kernhauses behandelt. Bei Wintergärten (unbeheizt) ist noch zu beachten, dass die direkten Sonnenwärmegewinne des Kernhauses durch den vorgebauten Wintergarten entsprechend durch Reduzierung des g-Wertes der Trennfläche „Wintergarten-Kernhaus“ berücksichtigt werden. Verglaste Loggien, Wintergärten, vom Haupthaus getrennte Anbauten, wie Treppenräume, Windfänge, Balkone, Geräteschuppen u.ä. sind vom Hauptbaukörper thermisch getrennt auszuführen. Aufgrund der schlechten Wärmebilanz sollten sie nicht beheizt werden. Loggien oder Balkone dürfen nur dann verglast werden, wenn sichergestellt ist, dass eine Beheizung vom Nutzer ausgeschlossen ist (automatische Türschließer, Außensteckdosen mit Trenntrafos geringer Leistung usw.). Glashäuser und Wintergärten sind als Kollektoren zur Energiegewinnung nicht geeignet, da das „Leben in Kollektoren“ nur zu wenigen Zeiten im Jahr (nur etwa 40% der Tagesstunden) behaglich ist. Die Kosten von Wintergärten stehen in keinem günstigen Verhältnis zu möglichen geringen Energiegewinnen [235]. Die Bilanzierung der Energieströme durch „unbeheizte“ Glasvorbauten ist sehr komplex und muss nach den Berechnungsangaben in DIN V 4108-6 Abschn. 6.4.4 erfolgen. Es handelt sich dabei um besonnte Räume, Wintergärten, die an einen beheizten Raum angrenzen, wobei eine Trennwand zwischen dem beheizten Bereich und dem Wintergarten (Glasvorbau) vorhanden ist. Handelt es sich um beheizte Wintergärten oder Glasvorbauten ohne Trennwand zum beheizten Bereich, werden sie wie die übrigen Räume des Gebäudes berechnet.

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

394

Bei einem unbeheizten Glasvorbau werden die durch den Glasvorbau und die angrenzenden Fenster und Wände in das Gebäude einfallenden direkten Gewinne ermittelt. Dann folgt die Berechnung der im Glasanbau absorbierten Energie, die dort zu einer Temperaturerhöhung führt und somit als indirekter Gewinn eine Reduzierung der Transmissionswärmeverluste der angrenzenden Bauteile des Kerngebäudes bewirkt. Folgende Daten sind nach der Norm zur Berechnung notwendig:

• • • •

Art der Verglasung des Glasvorbaus, der Wintergartenverglasung Bodengrundfläche des Glasvorbaus, z.B. Erdreich Absorptionskoeffizient des Bodens im Glasvorbau Temperatur-Korrekturfaktor des Glasvorbaus. Er beschreibt den Teil der indirekten Wärmegewinne, die den beheizten Bereich durch die Trennwand erreichen. Hinweise hierzu finden sich in DIN EN ISO 13789 • Kennwerte der Fenster zwischen Kerngebäude und Glasvorbau • Absorptionskoeffizient der Außenwand des Kerngebäudes im Glasvorbau. Typische Werte zu den Daten enthält die DIN V 4108-6 in ihren Tabellen. Das Rechenverfahren enthält DIN EN 832 und wurde aus dieser Norm übernommen.

4.5 Heizunterbrechung, Nachtbetriebsabschaltung nach dem Monatsbilanzverfahren Durch Nachtbetriebsabschaltung der Heizungsanlage oder durch einen abgesenkten Nachtheizbetrieb (z.B. Nachttemperaturabsenkung) wird die Raumlufttemperatur eines Gebäudes vermindert. Bei gut wärmegedämmten Gebäuden werden die energetischen Auswirkungen infolge der Nachttemperaturabsenkung oder Nachtbetriebsabschaltung immer kleiner. Sollte dieser Einfluss bei der Monatsbilanzierung berücksichtigt werden, so enthält DIN V 4108-6 im Anhang C ein Berechnungsverfahren hierzu. Das Berechnungsverfahren ist aus DIN EN 832 entnommen worden. Es bewertet den Einfluss der Heizbetriebsunterbrechung besonders bei wärmespeichernden Gebäuden relativ stark. Das Verfahren setzt voraus, dass das Heizsystem in seiner Leistung ausreichend ausgelegt ist, wobei sich die Auslegung auf die Normheizlast nach DIN V 4701-10 bezieht. Bei den Heizunterbrechungsphasen unterscheidet DIN V 4108-6 Anhang C Tag-, Nacht-, Wochenend- und Langzeitphasen.

4.5 Heizunterbrechung, Nachtbetriebsabschaltung

395

Wird anstelle des Monatsbilanzverfahrens eine Heizperioden- oder Jahresheizperiodenbilanzierung vorgenommen, kann der Heizunterbrechungseffekt vereinfacht mit Hilfe eines reduzierten Gradtagwertes FGt berücksichtigt werden, z.B. FGt = 0,5. Die aus den internen Wärmequellen und der Sonneneinstrahlung resultierenden Wärmegewinne können von der Schwerebauart besser genutzt werden als von der Leichtbauart, weil bei der Schwerebauart eine Überheizung der Räume überhaupt nicht auftritt oder wesentlich geringer ausfällt. Somit bleiben zusätzliche Energieverluste durch eine Überheizung, die eine Erhöhung der Lüftungs- und Transmissionswärmeverluste zur Folge haben, bei der Schwerebauart kleiner als bei der Leichtbauart. Dem gegenüber verhält sich die Leichtbauart bei einer Nachttemperaturabsenkung günstiger als die Schwerebauart, weil die Raumlufttemperaturen stärker absinken können und somit die Wärmeverluste kleiner sind. Zusätzlich treten infolge der üblicherweise vorhandenen Zonierung in Gebäuden bauartbedingte Unterschiede auf, die jedoch nicht durch die Wärmespeicherfähigkeit ausgelöst werden. Die Leichtbauart verhält sich wegen der geringeren Wärmedurchgangskoeffizienten der Innenbauteile günstiger, weil der Wärmestrom in Räumen mit niedrigeren Temperaturen (z.B. Eingangsbereich und Schlafzimmer) kleiner ist [354]. Es sind kaum Unterschiede zwischen den einzelnen Bauarten! Die Unterschiede zwischen den einzelnen Bauarten sind vernachlässigbar gering. Sie betragen, bezogen auf einen Mittelwert für alle Wärmeschutzniveaus – nach Untersuchung in [354] für WSVO 1982, WSVO 1985, Niedrigenergiehaus – im Maximum 1,6%. Bei Verwenden der Raumlufttemperatur als Regelgröße verringert sich der Jahresheizwärmebedarf, weil sich in den Räumen geringere Lufttemperaturen einstellen. Bei Annahme konstanter Wärmeübergangskoeffizienten ergibt sich generell ein höherer Jahresheizwärmebedarf. In beiden Fällen entsteht eine Veränderung der Verbrauchs-Rangfolge. Die geringe Differenz zwischen den Bauarten macht deutlich, dass die Wärmespeicherfähigkeit unter den meteorologischen Randbedingungen Deutschlands hinsichtlich des Jahresheizwärmebedarfs ohne praktische Bedeutung und vernachlässigbar ist. Bei der gebäudetechnischen Konstruktion sollte eine Tragkonstruktion aus Stützen, stabilisierenden Wänden und Decken eingesetzt werden, die bewusst als Wärmespeichermassen gelten [217]. Nach DIN V 4108-6 ergibt sich bei Heizungsbetriebs- bzw. Nachttemperaturabsenkung ein monatlicher negativer Wärmeverlust ∆Qil, der mit den Gewinnwärmeverlusten verrechnet wird. Die Norm gibt an, dass die

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

396

Größenordnung der Reduktion (verbundene Energieeinsparung nach DIN V 4108-6 Anhang C, Randbedingungen Anhang D), die im Rahmen des EnEV-Nachweises mit eine Nachtbetriebsabschaltung bis zu 7 Stunden bei Wohngebäuden und bis zu 10 Stunden bei Nichtwohngebäuden beträgt und 3 bis 5% der Gesamtwärmeverluste beträgt und damit bei der Rechengenauigkeit kaum ins Gewicht fällt. Das Verfahren basiert auf der Betrachtung dreier unterschiedlicher Zeiträume: I. II.

Phase ohne Heizung Phase reduzierte Heizleistung zur Einhaltung einer Mindestinnentemperatur III. Phase Aufheizzeitraum mit größter Heizleistung bis die Sollinnentemperatur erreicht ist. Nur Phase I geht in das Nachweisverfahren zur EnEV ein. Für die Dauer der Heizunterbrechung wird ein geringerer Außenluftwechsel zugrunde gelegt, übereinstimmend mit den Angaben zum üblichen Luftwechsel unbeheizter Räume in DIN EN ISO 13789 Tabelle 1 Fall Nr. 2, daraus resultiert ein der Heizphase verminderter Lüftungswärmeverlust der Abschaltphase. Der Transmissionswärmeverlust der Abschaltphase entspricht dagegen dem der Heizphase, da vereinfachend die gleichen Temperatur-Korrekturfaktoren Fx,i anzuwenden sind. Die Raumtemperaturabsenkung führt zu einer stärkeren Reduzierung kleinerer Temperaturdifferenzen als der zwischen Innen- und Außenluft, die TemperaturKorrekturfaktoren müssten somit sinken.

4.6 Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren Die internen und solaren Wärmegewinne werden durch den Ausnutzungsgrad η abgemindert, der sich aus der Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes und dem Verhältnis zwischen Wärmegewinn und Wärmeverlust ergibt. Die Gewinne lassen sich nur bedingt zur Reduktion des Heizwärmebedarfs ausnutzen. Sind sie innerhalb eines Bilanzzeitraumes sehr viel größer als die Verluste zur gleichen Zeit, können sie aufgrund der beschränkten Speicherfähigkeit nicht immer vollständig zu Heizzwecken genutzt werden. Sie führen dann zu Überhitzungen, die meist von den Nutzern „abgelüftet“ werden. Dies völlig alltägliche Phänomen wird in der Energiebilanz durch den Ausnutzungsgrad berücksichtigt, vgl. Bild 4.05. Die hierin als theore-

4.6 Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren

397

tisch bezeichnete Kurve stellt die obere Begrenzungslinie des Ausnutzungsgrads dar. Praktisch ist aber nur der schraffierte Bereich nutzbar. Das Monatsbilanzverfahren lässt eine pauschalierte Bewertung der Speicherfähigkeit eines Gebäudes zu mit einem durchschnittlichen Nutzungsgrad üblicher Massivgebäude von η = 95%, bei Leichtbauten liegt er etwa 5% niedriger, oder aber die exakte Ermittlung aller im Gebäude eingesetzten effektiven Bauteilmassen. Der Ausnutzungsgrad solarer und interner Wärmegewinne ist bei schwerer Bauweise der Innenbauteile ideal. Wegen der geringen Wärmeeindringtiefe von ca. 12 cm im Tagesgang bei direkter Bestrahlung von senkrecht auf Südfenster zulaufende Wände sind Dicken über 12 cm selbst bei dunkler Oberfläche nicht effizient [235]. Der Ausnutzungsgrad η hängt in starkem Maß vom Verhältnis der Wärmegewinn- / Wärmeverlustverhältnisse des Gebäudes ab Qg γ= Qi Wesentliche Parameter für den Ausnutzungsgrad sind die zulässige Überheizung über die Sollwert-Innentemperatur und die Zeitkonstante τ des Gebäudes:

τ=

C wirk H

Diese gibt die Länge der Auskühlzeit eines Gebäudes bei 1 K Temperaturabsenkung an. Dabei ist Cwirk die wirksame Wärmespeicherfähigkeit H der spezifische Wärmeverlust. Liegen keine Angaben vor oder bei vereinfachten Berechnungen, was bei der Erläuterung zur Berechnung angegeben werden muss, können folgende Pauschalwerte angenommen werden:

−

Cwirk = 15 Wh/(m³K) · Ve für leichte Gebäude, als solche können eingestuft werden Gebäude mit

• Holztafelbauart ohne massive Innenbauteile • abgehängten Decken und überwiegend leichten Trennwänden • hohen Räumen (Turnhallen, Museen)

398

−

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Cwirk = 50 Wh/(m³K) · Ve für schwere Gebäude, als solche können eingestuft werden Gebäude mit massiven Innen- und Außenbauteilen ohne untergehängte Decken.

H spezifischer Wärmeverlust des Gebäudes, H = HT +HV in W/K Sofern die wirksame Wärmespeicherfähigkeit Cwirk berechnet werden soll, gilt Cwirk = Σ (c · ρ · d · A)i Dabei ist i die jeweilige Schicht des Bauteils. Die Berechnung setzt voraus, dass alle Baukonstruktionsflächen in ihrem Schichtenaufbau bekannt sind! Die Summation erfolgt über alle Bauteilflächen des Gebäudes, die mit der Raumluft in Berührung kommen, wobei jeweils nur die wirksamen Schichtdicken di berücksichtigt werden. Zur Bestimmung der wirksamen Schichtdicken gelten nach DIN V 4108-6 folgende Regelungen:

− bei Schichten mit einer Wärmeleitfähigkeit λi ≥ 0,1 W/(mK) 1) die einseitig an die Raumluft grenzen gilt: Aufsummierung aller Schichten bis zu einer größten Gesamtdicke von di max = 0,10 m 2) die beidseitig an die Raumluft grenzen (Innenbauteil), gilt halbe Bauteildicke bei einer Schicht, wenn die Dicke d ” 0,20 m oder höchstens 0,10 m ist, wenn die Dicke > 0,20 m ist. Bei mehreren Schichten: Vorgehensweise wie bei 1), allerdings beidseitig angewendet. − bei raumseitig vor Wärmedämmschichten (z.B. Estrich auf einer Wärmedämmschicht) liegenden Schichten mit einer Wärmeleitfähigkeit λi ≥ 0,10 W/(mK) dürfen nur die Dicken der Schichten bis höchstens 10 cm in Ansatz gebracht werden. Als Wärmedämmschichten gelten Baustoffe mit Wärmeleitfähigkeiten λi < 0,10 W/(mK) und einem Wärmedurchlasswiderstand Ri > 0,25 m²K/W. Dämmschichten schotten Speichermassen ab! Bei Außenbauteilen wird die Fläche Ai über Außenmaße (Bruttofläche) und bei Innenbauteilen über die Innenmaße (Nettofläche) bestimmt. ci spezifische Wärmekapazität in kJ/(kgK) ρi Rohdichte in kg/m³

4.6 Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren

399

Berechnungsbeispiel Gegeben ist der Aufbau (von innen nach außen) einer Außenwand mit Ai = 46,82 m²:

Innenputz Mauerwerk Außenputz

d = 1,5 cm, c = 1,0 kJ/(kgK), d = 36,5 cm, c = 1,0 kJ/(kgK), d = 3,0 cm, c = 1,0 kJ/(kgK),

λ = 0,70 W/(mK), ρ = 1400 kg/m³ λ = 0,16 W/(mK), ρ = 800 kg/m³ λ = 0,06 W/(mK), ρ = 300 kg/m³

Regelung: Bei Schichten mit λi ≥ 0,1 W/(mK), die einseitig an die Raumluft grenzen, gilt Aufsummierung aller Schichten bis zu einer Gesamtdicke von di, max = 0,10 m. Somit für den Innenputz der Außenwände di = 1,5 cm, da λi = 0,70 W/(mK) und für das Mauerwerk di = (10 – 1,5) cm = 8,5 cm, da λ = 0,16 W/(mK) Cwirk Innenputz = 1,0 · 1400 · 0,015 · 46,82 kJ/K = 983,22 kJ/K = 983,22 kJ/K · 0,74 Wh/kJ = 728 Wh/K Das bedeutet bei der Dicke der Innenputzschicht von 1,5 cm für den Anteil des Mauerwerks: di = (3,0 – 1,5) cm = 1,5 cm Dicke der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit bei einer wirksamen Dicke der an Raumluft angrenzenden Bauteilschichten von max. 3 cm. Cwirk Mauerwerk = 416 Wh/K. Somit beträgt die wirksame Wärmespeicherfähigkeit für die Außenwand von Ai = 46,82 m² und der Masse von 19,2 m³ Cwirk =

(728 + 416) Wh/K 19,2 m³

= 59,6 Wh/m³K

Für eine detaillierte Betrachtung sind Hinweise in DIN EN 13786 oder DIN V 4108-6 enthalten. Die Energieeinsparung durch Absenkung der Temperatur in den Nachtstunden wird beim

400

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

− Heizperiodenverfahren durch einen Faktor fNA = 0,95, mit dem die Gradtagzahl multipliziert wird, unabhängig von der Wärmespeicherfähigkeit der Baukonstruktion erfasst − Monatsbilanzverfahren über ein detailliertes Berechnungsverfahren ermittelt, wobei die wirksame Wärmespeicherfähigkeit für • leichte Gebäude mit Cwirk.NA = 12 Wh/(m³K) · Ve • schwere Gebäude mit Cwirk.NA = 18 Wh/(m³K) · Ve anzusetzen ist, falls nicht eine detaillierte Erfassung erfolgt. Bei der Bestimmung der Wärmespeicherfähigkeit gemäß dem Ansatz der DIN V 4108-6 ist zu beachten, dass hier nur mit einer wirksamen Dicke an der Raumluft angrenzenden Schichten von höchstens 3 cm gerechnet wird. Die Heizungsunterbrechungsdauer ist bei Wohngebäuden mit 7 Stunden anzusetzen. Bei Büro- und Verwaltungsgebäuden ist aufgrund der verlängerten Absenkung der Temperatur in den Nachtstunden und an den Wochenenden eine verlängerte Heizungsunterbrechungsdauer zu berücksichtigen. DIN V 4108-6 gibt eine äquivalente Absenkdauer an für

− −

leichte Gebäude mit tu = 11 h schwere Gebäude mit tu = 10 h.

Hieraus wird der Vorschlag abgeleitet, bei Büro- und Verwaltungsgebäuden, unabhängig von der Bauart, eine tägliche Nachtabschaltungsdauer von 10 Stunden zu verwenden. Der Ausnutzungsgrad η ergibt sich dann nach DIN EN 832 zu 1− γa für 㠏 1 1 − γ a +1 a η= wenn γ = 1 a +1

η=

wobei a ein numerischer Parameter ist, der sich wie folgt berechnet a = a0 +

τ τ0

Dabei ist τ die Zeitkonstante. Die Werte a0 und τ0 können aus DIN V 4108-6 Tabelle 12 entnommen werden, wobei für monatliche Berechnungsschritte gilt

4.8 Formblätter

401

a0 =1,

τ0 = 16

Das sommerliche Wärmeverhalten eines Gebäudes wird im Wesentlichen geprägt [374] durch − die äußeren Lasten in Form der Fenstergröße, des Gesamtenergiedurchlassgrades der Verglasung, eventuell des Abminderungsfaktors von Sonnenschutzvorrichtungen sowie des Absorptionsgrades der Außenbauteile und gegebenenfalls des Transmissionsgrades von transluzenten Wärmedämmsystemen sowie der Fassadenorientierung − die internen Lasten, − die Lüftungsmöglichkeiten des Gebäudes, besonders zu Zeiten mit tiefen Außenlufttemperaturen, d.h. während der Nacht, und in diesem Zusammenhang der Wärmespeicherfähigkeit der Baukonstruktion. Beide Größen sind eng miteinander verknüpft. So wird eine hohe Wärmespeicherfähigkeit der Baukonstruktion besonders bei der Möglichkeit einer intensiven Nachtlüftung wirksam − den baulichen Wärmeschutz. Ein guter baulicher Wärmeschutz mit kleinen Wärmedurchgangskoeffizienten führt bei sinnvollem Nutzerverhalten und üblichen Randbedingungen ebenfalls zu einer Verbesserung der Behaglichkeit im Sommer.

4.7 Jahresheizwärmebedarf nach dem Monatsbilanzverfahren Der Jahresheizwärmebedarf Qh ergibt sich aus der Summierung der monatlichen positiven Bedarfswerte Qh, M zu Qh = Σ (QI, M - ηM · (Qi, M + Qs, M))

in kWh

4.8 Formblätter Die folgenden Formblätter [87] können zur Berechnung der Nachweise für die Anforderungen nach der Energieeinsparung (EnEV) verwendet werden: − Tabelle 4.04: Wohngebäude mit normalen Innentemperaturen und einem Fensterflächenanteil f ≤ 30%, vereinfachtes Nachweisverfahren

402

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

− Tabelle 4.05: Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen, vereinfachtes Nachweisverfahren − Tabelle 4.06: Wohngebäude, Monatsbilanzverfahren Tabelle 4.04. Fortsetzung > S. 402 Nachweis der Anforderungen nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für Wohngebäude mit normalen Innentemperaturen und einem Fensterflächenanteil von f ” 30%.

4.8 Formblätter

Fortsetzung Tabelle 4.04.

403

404

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Tabelle 4.05. Nachweis der Anforderungen nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen.

4.8 Formblätter

Tabelle 4.06. Fortsetzung > S. 405 Nachweis der Anforderungen nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für Wohngebäude nach dem Monatsbilanzverfahren.

405

406

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Fortsetzung Tabelle 4.06.

4.8 Formblätter

Fortsetzung Tabelle 4.06.

407

408

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Fortsetzung Tabelle 4.06.

4.8 Formblätter

Fortsetzung Tabelle 4.06.

409

410

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Fortsetzung Tabelle 4.06.

4.8 Formblätter

Fortsetzung Tabelle 4.06.

411

412

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

4.9 Einige kritische Anmerkungen 4.9.1

Der nach DIN EN 832 bzw. DIN V 4108-6 ermittelte Jahresheizwärmebedarf ist keine alleinige Eigenschaft des Gebäudes

Die Arbeiten zur Ermittlung der technischen Verluste der Anlagen- (Heizungstechnische und Raumlufttechnische Anlagen) und RegelungsTechnik in das Verfahren der DIN EN 832 bzw. der DIN EN ISO 13790 führen früher oder später zu der sicheren Erkenntnis, dass bereits die Bestimmung des Heizwärmebedarfs nur zusammen mit einer Festlegung der Nutzung sowie der eingesetzten Anlagen- und Regelungstechnik erfolgen kann! Die Verluste des Gebäudes sowie der Anlagen- und Regelungstechnik können nur gekoppelt und nicht isoliert voneinander betrachtet werden. Als rein bauliche Eigenschaften sind allein die geometrischen Größen A und Ve, die jeweiligen U-Werte, die Möglichkeiten der passiven Solarenergienutzung über Fenster und die Erfüllung von Dichtheitsanforderungen an die Gebäudehülle zu nennen! Die Heizperiodenbilanz kann die Präzision des Monatsbilanzverfahrens erreichen, wenn die Heizgrenztemperatur und damit der Bilanzzeitraum immer passend angesetzt wird. Pragmatische Gründe sprechen dafür, für die Berechnung des Heizwärmebedarfs von Gebäuden im Regelfall das Heizperiodenbilanzverfahren zu verwenden. In der EnEV wird das Heizperiodenverfahren leider nur in Form eines vereinfachten Verfahrens zugelassen. Diese Einschränkung ist von der Sache her nicht gerechtfertigt. Die Heizperiodenbilanz ist nicht ungenauer als die Monatsbilanz. Die Abweichungen zum Monatsbilanzverfahren sind minimal, sofern die Heizgrenze ausreichend genau ermittelt wird. 4.9.2

Lüftungswärmebedarf keine alleinige Gebäude- oder Anlageneigenschaft

So wie die Gewinne / Verluste von maschinellen Lüftungsanlagen mit/oder ohne Einrichtungen zur Wärmerückgewinnung nicht – wie bisher in DIN EN 832 vorgesehen – einseitig dem Gebäude zugeschrieben werden können, ist eine alleinige Zuordnung der Lüftungstechnik zur Anlagentechnik ebenfalls physikalisch falsch!

4.9 Einige kritische Anmerkungen

413

Dies zeigt sich alleine schon im Luftwechsel als leider nicht optimale, trotzdem bevorzugt verwendete Berechnungsgröße in DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10: Der Luftwechsel ergibt sich aus der Anlageneigenschaft: Bemessungs-Luftvolumenstrom durch die maschinelle Lüftung und der Gebäudeeigenschaft: Volumen des beheizten Raumes, berechnet auf der Basis der Innenmaße. Eine Bilanzierung von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung ist mit geringen Korrekturen nach der Gesamtbilanz gemäß Vorschlag DIN EN 832 möglich, wenn der Wärmerückgewinnungsgrad und der Bemessungs-Luft-Volumenstrom eingeführt werden. Deshalb kann die Größe „zurückgewonnene Energie“ auch weiterhin als Einzelgröße ausgewiesen werden und in DIN EN 832 bzw. zugehörigen nationalen und internationalen Normen für Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung genauso wie für Wärmepumpen verwendet werden. Eine durchgehende Bilanzierung der baulichen und anlagentechnischen Gewinne und Verluste zeigt weiterhin, dass bei einer Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung, z.B. mit einer nachgeschalteten Wärmepumpe für die Raumheizung und Trinkwassererwärmung, Deckungsanteile am Jahresheizwärmebedarf von theoretisch bis zu 50% möglich sind. Die Bereitschaftszeit der konventionellen Zusatzheizung (Kessel mit statischen Heizflächen) können hierdurch um ca. 25% verringert werden, in gleichem Maße die Verteilerverluste des konventionellen Heizsystems. Hierdurch sind u.a. im kleinen Einfamilienhaus nicht unbeträchtliche Einsparungen möglich, wenn eine funktionierende Regelung sowohl mit der Lüftungsals auch mit der Heizanlage kommuniziert. Andernfalls sind Mehrverbräuche, wie z.B. in Niedrigenergie-Häusern mit Kombisystemen zu erwarten! 4.9.3

Heizunterbrechungen keine alleinige Gebäude- oder Anlageneigenschaft

Gleiche Verhältnisse ergeben sich für den Einfluss von Heizunterbrechungen. Ihre Wirkung auf die Höhe des Heizwärmebedarfs ist in gleichem Maße von baulichen (Schwere des Gebäudes) als auch von regelungstechnischen (Einzelraumregelung, optimierte Schnellaufheizung) und anlagentechnischen Einflüssen (Aufheizpotential von Wärmeerzeuger und Heizflächen) abhängig.

414

4.9.4

4 Berechnung des Jahresheizwämebedarfs und des Jahresheizenergiebedarfs

Bedarfsgeführte Regelung gleichberechtigt zu anderen Maßnahmen

Der Einsatz von bedarfsgeführten Regeleinrichtungen (zentral und/oder dezentral) führt über die Einflussgrößen mittlere Rauminnentemperatur und effektive Heizzeit in gleichem Maße zu Verminderungen des Heizwärmebedarfs wie eine bedarfsgeführte Lüftung durch veränderte mittlere Luftvolumenströme bzw. Luftwechsel. Sie ist deshalb gleichberechtigt in das Verfahren der DIN V 4701-10 und die EnEV einzubeziehen! 4.9.5

Einfache Primärenergiebewertung auf Basis der Heizenergiebilanz und mit Primärenergiefaktoren

Die in der EnEV vorgesehene Plafonierung, d.h. „Deckelung“ des Jahresheizwärmebedarfs auf 92% des Heizenergiebedarfs in Standardfällen sollte durch eine einfache Begrenzung der U-Werte in Abhängigkeit vom A/VeVerhältnis (unter Berücksichtigung von Wärmebrücken) ergänzt durch die Berücksichtigung solarer Wärmegewinne und durch Anforderungen an die Dichtheit der Gebäude ersetzt werden. Die Berechnung des Primärenergieaufwands kann konsequent in das Verfahren der EnEV und der DIN V 4701-10 einbezogen worden. 4.9.6

Weiterentwicklung des technischen Regelwerkes

Als die WSVO’95 erlassen wurde, war man bestrebt, in dieser Vorschrift so wenig an technischen Sachverhalten zu beschreiben wie möglich. Da stieß jedoch an Grenzen. Einerseits war allein schon wegen der Verbesserung der Wärmeschutzverglasungen die Notwendigkeit einer rechnerischen Bilanzierung gegeben, andererseits fand sich für diesen Zweck weder im deutschen noch im europäischen Regelwerk eine geeignete Regel der Technik. DIN EN 832 befand sich noch im Entwurfsstadium. So war der Verordnungsgeber gezwungen, der Verordnung viele Formeln hinzuzufügen, in dem die europäische Norm vorweggenommen wurde. Die parlamentarische Behandlung der WSVO’95 bot überdies die Gefahr, dass physikalische Grundsätze unbeabsichtigt per Mehrheitsbeschluss „angepasst“ würden. Bei Verabschiedung der EnEV lag DIN EN 832 vor, die Lücken im Bereich der Anlagentechnik wurden durch die deutsche Vornorm DIN V 4701-10 geschlossen. Als deutsches „Umsetzungsdokument“ bringt DIN V 4108-6 die für die Berechnungen nach DIN EN 832 unbedingt notwendige

4.9 Einige kritische Anmerkungen

415

Zusammenstellung der klimatischen und baupraktischen Randbedingungen für Deutschland. Bei der Bearbeitung von DIN V 4108-6 beschränkte man sich nicht, deutsche Randbedingungen für die DIN EN 832 bereitzustellen. DIN V 4108-6 wurde vielmehr so zu einer Art Kompendium für den Praktiker zugeschnitten, dass es alle internationalen Berechnungsregeln enthielt. Dies geschah vor dem Hintergrund, dass DIN EN 832 und weitere ENund ISO-Regeln sehr breit und stellenweise sehr theoretisch angelegt sind, so dass eine Darstellung mit einfachen, praktisch orientierten Ansätzen geeignet schien, die Akzeptanz beim Praktiker zu erhöhen. Dies erübrigt so für den Praktiker DIN EN 832 zu berücksichtigen.

5. Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen (Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung) nach DIN 4701-10

5.1 Der Anlagenpfad. Allgemeines Nach EnEV Anhang 1 Ziffer 2.1.1 ist die energetische Bewertung heizund raumlufttechnischer Anlagen nach DIN V 4701-10 zu ermitteln. Das europäische Regelwerk DIN EN 832 enthält eine wichtige Lücke: Anstelle von Einzelanforderungen an Wärmeschutz- und Heizungstechnik den Energiebedarf des Gebäudes als Ganzes zu erfassen und zum Regelungsgegenstand zu machen. Auf Antrag des früheren Bundesbauministeriums wurde deshalb DIN V 4701-10 erarbeitet. Diese Vornorm enthält ein Regelwerk zur energetischen Bewertung der Anlagentechnik zum Heizen, zur Trinkwassererwärmung und zur Lüftung. Dabei standen die Erfordernisse der EnEV im Vordergrund, ein besonderer Schwerpunkt ist der Wohnungsbau mit seinen typischen Techniken und Randbedingungen. Gleichwohl ist das Konzept auch geeignet, das energetische Wechselspiel zwischen Gebäude und Anlagentechnik für Zwecke der Planung neuer Gebäude allgemein zu beschreiben. Die Vornorm lautet: DIN V 4701-10 „Energetische Bewertung heizund raumlufttechnischer Anlagen. Teil 10: Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung“, Ausgabedatum Februar 2001. Zu beachten ist weiterhin: Beiblatt 1 zu DIN V 4701-10 „Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen. Teil 10: Diagramme und Planungshilfen für ausgewählte Anlagensysteme mit Standardkomponenten“, Ausgabedatum Februar 2002. DIN 4701-12 „Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen im Bestand. Teil 12: Wärmerzeuger und Trinkwassererwärmung.“ Ausgabedatum Februar 2004. Ergänzend zur Norm erschien ein Beuth-Kommentar von B. Kruppa und R.-P. Strauß [393]. Informativ ist ferner die Schrift von B. Kruppa über das Tabellenverfahren mit Standardwerten und Microsoft EXCEL-Applikation [396].

5.1 Der Anlagenpfad. Allgemeines

417

Eine Überarbeitung der Norm DIN V 4701-10 im August 2003 war u.a. notwendig, weil die Erstausgabe von Februar 2001 eine Reihe von Fehlern und Ungenauigkeiten enthielt. Wichtig für den Planer: Da das Ausgabedatum der Norm aktueller ist als die noch gültige EnEV-Fassung von Februar 2002, erlangt die neue Normfassung erst mit der geplanten EnEV-Novelle Rechtsgültigkeit für den öffentlich-rechtlichen Nachweis. Die EnEVNachweise müssen also weiterhin mit der Normausgabe vom Februar 2001 gerechnet werden. In Vorbereitung sind die Normen: DIN V 4701-11 „Energetische Bewertung Raumlufttechnischer Anlagen“ sowie DIN V 4701-12 „Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen in bestehenden Gebäuden“. Insbesondere sollen die Einflüsse aus intermittierendem Heizbetrieb erkennbar werden, die dann auch in DIN V 4701-10 einzuarbeiten sind. Die für Neubauten geltende DIN V 4701-10 kann zur Beurteilung von Bauten des Bestandes nicht herangezogen werden. Alle Kennwerte sind für durchgehenden Heizbetrieb mit einer für hochwärmegedämmte Gebäude geltenden Heizstundenzahl angegeben. Die Abhängigkeit der jeweiligen Aufwandszahlen vom Bedarf ist nicht in den Kennzahlen erkennbar, so dass dieser für den Bestand wesentliche Einfluss nicht sichtbar wird. DIN V 4701-12 gliedert sich in drei Teile: Wärmerzeuger, Wärmeverteilung, Wärmeübergabe. Zielsetzung dieser Norm ist es, der Heizungsindustrie, Planern und Anlagenbauern konkrete und verlässliche Kennzahlen zur energetischen Bewertung bestehender Heizungsanlagen an die Hand zu geben. Zudem soll die Norm Auslegungsprogramme und Ausführungshinweise bereitstellen, auf deren Basis dann der Austausch älterer Heizungsanlagen im Gebäudebestand durch neue Systeme erfolgen soll. Gleichzeitig steht die DIN V 4701-12 auch im Kontext mit der Richtlinie VDI 3808 „Energetische Bewertung von Nichtwohngebäuden“. DIN V 4701-10 ist eine Rechenvorschrift „von Rechnergläubigen für Rechnergläubige“. Eine Dimensionierung von Komponenten der Heizungs-, Lüftungs- oder TWE-Anlagen ist mit den Ergebnissen der Berechnungen nach DIN V 4701-10 nicht möglich. Die Norm beschreibt die energetische Bewertung der Komponenten mittels verschiedener Verfahrenswege. Eine Vornorm (als Blaudruck) steht unter dem Vorbehalt, dass sie eventuell noch strittige oder offene Dinge enthält, nach 3 Jahren muss die Vornorm überprüft werden, ob der Inhalt in eine DIN-Norm überführt werden kann. Im umfangreichen Anhang C der Norm werden anhand übersichtlicher Tabellen die wichtigsten Einzelgrößen zur Bestimmung des anlagentechni-

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

schen Energieaufwandes dargestellt. Zur Vordimensionierung der Anlagentechnik kann im Rahmen der Nachweisführung der informative Anhang D, bzw. das Beiblatt A1 zur DIN V 4701-10 herangezogen werden. Dort kann mittels Diagrammen die Primärenergieaufwandszahl von typischen Musteranlagen einschließlich Trinkwassererwärmung für Wohngebäude in Abhängigkeit der Nutzfläche AN und des flächenbezogenen Heizwärmebedarf qh (als Parameter) abgelesen werden. DIN V 4701-10 nennt folgende Anforderungen an das Bewertungsverfahren: − − − −

Sehr einfach in der Handhabung und Überprüfung Verständlichkeit auch für Fachfremde Abbildung möglichst vieler Anlagensysteme am Markt Vergleich, physikalisch korrekte Bewertung, zwischen Anlagensystemen untereinander − Möglichkeiten der Einbringung von Produkten konkreter Hersteller in das Rechenverfahren nach dem Motto: Bessere Werte durch bessere Technik. Im ausführlichen ersten Teil der System-Norm sind alle Rechenalgorithmen hinterlegt, so dass individuelle Anlagenkomponenten bewertet werden können. Dadurch ist es möglich, neben den normierten Anlagenkennwerten auch herstellerspezifische Angaben in den Berechnungen zu berücksichtigen. Neben der planerischen Verantwortung ist in diesem Fall die Bauüberwachung von besonderer Relevanz, um die Umsetzung dieser individuellen Techniken gewährleisten zu können. Der Primärenergiebedarf ist die zentrale Größe des Nachweises nach der EnEV für Gebäude mit normalen Innentemperaturen. Dabei ist es nicht wichtig, ob der Heizwärmebedarf vorher nach dem vereinfachten Verfahren der EnEV Anlage 1 oder nach dem Monatsbilanzverfahren ermittelt wurde. Die beiden Berechnungsschritte der Bestimmung des Heizwärmebedarfs und des Primärenergiebedarfs sind insofern unabhängig voneinander anwendbar. Nach Bild 5.01 ist nicht die Endenergie qE künftig die maßgebende Größe. Endenergie ist die dem Endverbraucher gelieferte Energie nach der Umwandlung der Primärenergie in Raffinerien, Kokereien, Kraftwerken usw. und nach der Verteilung an den Endkunden. Endenergieträger sind z.B. Heizöl, Kohle, Gas, Strom, Fernwärme usw. Primärenergie ist die in den Energieträgern Kohle, Erdgas, Erdöl, auch Wind, Laufwasser, Biostoffe, Sonnenstrahlung usw. vor jeglicher Umwandlung enthaltene Energie [184].

5.1 Der Anlagenpfad. Allgemeines

419

Bild 5.01. Zusammenwirken EnEV, DIN V 4701-10, DIN V 4108-6, Primärenergie / Endenergie.

Der Heizwärmebedarf entspricht dem Nutzenergieverbrauch. Nutzenergie ist die Energie, die nach Einsatz der Endenergieträger (z.B. Erdgas im Heizkessel) als nutzbare Energie (z.B. Wärme am Heizkörper) beim Endverbraucher ankommt. Der Heizwärmebedarf wäre mit dem Primärenergieverbrauch identisch, wenn der gesamtenergetische Wirkungsgrad 100% betragen würde. Allgemein liegt dieser im Mittel, aber für ein Versorgungsgebiet unter 100%, z.B. bei 75%. Mit dem aufwendigen der drei alternativen Verfahren ist eine höhere Genauigkeit zu erreichen, als mit einfacheren Ansätzen, die mit gewissen Pauschalierungen auskommen müssen. Die Struktur der DIN V 4701-10 orientiert sich an der Reihenfolge der sogenannten Aufwände nach einer Art Baukastensystem, die in der Summe dem Kehrwert des in der Vergangenheit bekannten Jahresnutzungsgrad einer Anlage entsprechen. Dieser neue Begriff des Anlagenaufwandes beschreibt die Verluste der verschiedenen Anlagenkomponenten von der Nutzerseite. Hiermit ist die Deckung des erforderlichen Raumwärmebedarfs gemeint, bis hin zur Primärenergiequelle, Bild 5.01: − Die dem Raum zugeführte Heizwärme wird über zu regelnde Heizflächen bereitgestellt. Hier ergeben sich nach gewählten Systemen Übergangsverluste.

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

420

− Der größte Teil der Verluste entsteht im Bereich der Wärmeverteilung. So bedingen im kalten Keller verlegte Rohrleitungen etwa doppelt so hohe Verteilverluste, wie z.B. in der Estrichdämmung verlegte Horizontalverteilungen. Die Lage der Vertikalstränge wird zwischen Außenwand und Innenwand unterschieden. − Den zuvor genannten Verlustanteilen vorgeschaltet sind mögliche Speicherverluste und vor allem die Stillstandsverluste der Heizkessel. Eine Aufstellung im beheizten Bereich des Gebäudes führt zu einem deutlich geringeren Verlust als die Aufstellung im kalten Keller. − Dann werden die zusätzlich zu den in der Regel fossilen Brennstoffen benötigten elektrischen Hilfsenergien für Pumpen, Brenner und Regelung saldiert. − Die fossilen Energieträger sind mit dem Faktor 1,1 für Transport und Förderaufwände und der Strombedarf mit einer Aufwandszahl von 3 zu multiplizieren, damit eine Bewertung der Primärenergie gemäß EnEV erfolgen kann. − Die EnEV nennt keinen speziellen Primärenergiefaktor für Holzheizungen. Holz lässt sich zwar CO2-neutral verfeuern, der Primärenergiefaktor müsste demnach 1,0 sein. In der GEMIS-Studie, Basis aller Primärenergiefaktoren, nennt für Holz Werte von 1,0 bis 1,06. Wichtig ist die Frage bei den Pellets- und Holzheizungen, die im Trend liegen.

Die Berechnung einer Anlage nach dieser Norm liefert als Ergebnis den Primärenergiebedarf der Anlage, der benötigt wird, um den JahresHeizwärmebedarf des Gebäudes zu decken. Das Ergebnis der Berechnung wird, in Form einer Verhältniszahl ausgedrückt, der so genannten Anlagen-Aufwandszahl eP eP = =

Aufwand Primärenergiebedarf zur Erzeugung von Heizwärme und Trinkwarmwasser = Nutzen Heizwärme und Trinkwarmwasserbedarf des Gebäudes

QP 1 Q H , P + Q L, P + Q TW , P Q h + Q tw + Q Verluste = = = Q h + Q tw η P Q h + Q tw Q h + Q tw

Vgl. Bild 5.02.

5.1 Der Anlagenpfad. Allgemeines

421

Bild 5.02. Grundkonzept.

Die Aufwandszahl e leitet sich her von „expenditure factor“, nach „GEMIS“, Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme, entwickelt von Freiburger Instituten. Die Äquivalenzrechnung besagt im Falle von 3,0, dass für 1 kW Wärme 3,0 kW Primärenergie zu rechnen sind. Aus dieser Definition (Kehrwert des Nutzungsgrades ηP) folgt, dass eine Anlage energetisch umso effektiver arbeitet, je kleiner die AnlagenAufwandszahl eP ist. Man könnte auch sagen, die Aufwandszahl beschreibt, wie viel Energie von der Anlagentechnik aufgewendet werden muss, um den Jahres-Heizwärmebedarf des Gebäudes zu decken. Der Primärenergiebedarf QP ist die Summe des Primärenergiebedarfs für Heizung QH,P für Lüftung QL,P und für die Erzeugung von Trinkwarmwasser QTW,P, QP = QH,P + QL,P + QTW,P QP = (Qh + Qtw) · eP Neben dem Primärenergiebedarf weist die Norm auch getrennt für jeden Energieträger den Endenergiebedarf aus, da dies für den Bauherren zur Abschätzung der Energie-Verbrauchskosten eine wichtige Größe ist. Die Anlagenbewertung durch eine Aufwandszahl bzw. durch einen Nutzungsgrad ist schon älteren Datums, wie eine Zusammenstellung zeigt:

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Die Aufwandszahlen eP für Wärmeverteilung und Wärmeerzeugung sind maßgeblich durch den Kehrwert bekannter Nutzungsgrade ermittelt worden. Für Wärmepumpen wurden bekannte Arbeitszahlen berücksichtigt. Wirklich neu bei der EnEV ist die von der VDI 2067 übernommene energetische Bewertung des Wärmeübergabeverhaltens von Raumheizsystemen. Hierbei soll das thermische Verhalten von Raumheizsystemen und deren Einfluss auf den Energieaufwand dargestellt werden. Wichtige Zwischenschritte nach DIN V 4701-10 sind die Berechnung des Endenergiebedarfs aus Wärme und Hilfsenergie. Das sind die Beträge, die vom jeweiligen Versorger bezahlt werden müssen. Die Endenergiewerte dienen der besseren Transparenz für den Nutzer und den Eigentümer. Sie werden dafür in den Energiepass eingetragen. Allerdings besitzen sie für den Nachweis nach der EnEV keine Relevanz. Der Bezug auf die Endenergie hat auch einen praktischen Hintergrund. Als sogenannter „rechnerischer Verbrauch“ ist er ein vernünftiger Anhaltspunkt für Vergleiche mit realen Verbrauchswerten. Da dieser „rechnerische Verbrauch“ unter genormten Randbedingungen entsteht, geht es hier allerdings eher um den Vergleich der Energieeffizienz von Gebäuden ähnlich wie beim Vergleich des s.g. „Drittelmix“ bei Kraftfahrzeugen. Der sich tatsächlich einstellende Verbrauch hängt natürlich neben den baulichen und anlagentechnischen Gegebenheiten von klimatischen Randbedingungen und dem Nutzerverhalten ab. Durch einen Bezug der Anforderungen auf Endenergie dürfen aber keine ungerechtfertigten Vorteile für einzelne Wärmeversorgungsarten entstehen. Insbesondere dann, wenn einzelne Schritte der Energieumwandlung außerhalb der Bilanzgrenze „Gebäude“ stattfinden, dürfen aus der

5.1 Der Anlagenpfad. Allgemeines

423

Festlegung dieser Bilanzgrenze keine Erleichterungen bei der Auslegung des Wärmeschutzes resultieren. Deshalb soll zur Berücksichtigung unterschiedlicher Vorketten bei der Energieumwandlung und zur Berücksichtigung des Hilfsenergiebedarfs der Jahres-Heizenergiebedarf primärenergetisch bewertet werden. Hinsichtlich des Primärenergiebedarfs orientieren sich die Anforderungen an einem Referenzfall, der auf den hauptsächlich verwendeten Energieträgern Heizöl und Gas basiert. Deshalb muss die „Endenergie-Anforderungskurve“ noch mit einem Primärenergie-Umwandlungsfaktor gewichtet werden. Für die Energieträger Heizöl und Gas beträgt dieser Faktor fP = 1,1. Berücksichtigt man die notwendige elektrische Hilfsenergie, die mit einem Faktor fP = 3,0 zu wichten ist, dann ergibt sich für den Referenzfall ein Faktor fP = 1,15. Vom Referenzsystem abweichende Systeme, z.B. solche mit erhöhtem Strombedarf, dürfen somit insgesamt keinen höheren Energiebedarf aufweisen als das Referenzsystem und müssen dies durch andere Verbesserungen ausgleichen. Bei der Vorgabe der Anforderungen wurden darüber hinaus die unterschiedlichen Systeme der Warmwasserbereitung beachtet. Folgende Anforderungsgruppen ergeben sich: − Gebäude ohne Warmwasserbereitung − Gebäude mit zentraler Warmwasserbereitung − Gebäude mit dezentraler elektrischer Warmwasserbereitung.

Der Jahresheizwärmebedarf entspricht dabei der Nutzenergie an die Raumgrenze. Durch die Addition der Verluste aus Übergabe, Verteilung, Speicherung und Erzeugung gelangt man zu den Endenergiebeträgen. Der Primärenergiebedarf kann auch in einem weniger gut wärmegedämmten Haus unter dem zulässigen Grenzwert gehalten werden, wenn die entsprechende Heizungsanlagentechnik (geringe Anlagenaufwandszahl eP) gewählt wird. Andererseits kann ein sehr gut wärmegedämmtes Haus (geringer Heizwärmebedarf qh) mit einer weniger aufwendigen Heiztechnik auskommen. Die gestalterische Freiheit durch die Kompensationsmöglichkeit von „Dämmung“ und „Haustechnik“ ist begrenzt! Mit dem EnEV-Nachweis, der mit dem Bauantrag eingereicht wird, ist auch ein erhöhtes Haftungsrisiko für die angegebenen Werte zu erwarten. RA Michael Frerick, BHKSGF weist auf die Grenzen der EnEV hin: „Übermäßiger Planungsaufwand“ ist ein anerkannter Planungsmangel! Es darf jedoch weder beim Gebäude noch bei der Anlagentechnik der heutige Stand der Technik verlassen werden. Genau hier ist seither noch

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

ein Defizit für die Anlagentechnik vorhanden. Während für Gebäude eine Begrenzung der Transmission nach EnEV Anlage 1 Tabelle 1 (HT) eingeführt wurde, fehlt eine äquivalente Begrenzung für die Anlagentechnik. DIN V 4701-10 hat dieselben Begriffe wie die VDI 2067 übernommen. Bei genauer Betrachtung ist die DIN-Norm die Grundlage für ein Genehmigungsverfahren. Die Grundlage der Berechnungsverfahren für die Primärenergiefaktoren in DIN V 4701-10 liefert der so genannte Winterfall, nämlich die Annahme von 185 Heizgradtagen. Wer eine andere Basis wählt, z.B. das Monatsbilanz-Verfahren, muss zwangsläufig zu abweichenden Ergebnissen kommen. In jedem Fall dann, wenn er die standardisierte Wärmebedarfsberechnung akzeptiert, für die Anlagendimensionierung aber die erwähnte Monatsbilanz heranzieht. Eine Gegenrechnung mit der 185-Heiztage-Basis führt zu erheblichen Unterschieden. Die mögliche Fehlerrate scheint nicht 2% oder 3% hinauszugehen, wie Überschlagsrechnungen für den Vergleich ergeben. Dieser Punkt dürfte in der Praxis nicht die Relevanz haben, wie vielfach in der Literatur angegeben wird. Dennoch ist der Faktor aber nicht ganz so bedeutungslos; denn sollen die Passivhäuser an Zuspruch gewinnen, müsste man sich speziell für sie noch einmal detaillierter über die Anzahl der Heiztage unterhalten. Bei Passivhäusern wird vielfach behauptet, dass nicht häufiger als an 90 Heiztagen im Jahr der Kessel eingeschaltet werden muss, nach anderen Angaben 150 bis 160 Tage. Es stellt sich die Frage, ob bei Nachweisberechnungen nach dem Monatsbilanzverfahren nach DIN V 4108-6 die genau ermittelte Heizzeit in die weiteren Berechnungen nach DIN V 4701-10 übernommen werden muss? Weder die EnEV Anhang 1 Nr. 2.1 noch die Norm DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10 verlangen, dass eine Übernahme der genau ermittelten Heizzeit nach dem Monatsbilanzverfahren nach DIN V 4108-6 erfolgen muss. Vielmehr sind alle Verfahren (baulich: Heizperiodenverfahren, Monatsbilanzverfahren; anlagentechnisch: Diagrammverfahren, Tabellenverfahren, genaues Verfahren) miteinander kombinierbar. Das bedeutet, dass die pauschale Heizzeit von 185 Tagen ohne weiteren Nachweis angewendet werden darf. Im Heizperiodenverfahren und im Diagrammverfahren ist eine Heizzeit von 185 Tagen ohnehin standardmäßig unterstellt. Da alle Verfahren miteinander kombinierbar sein sollen, ist eine Einschränkung überflüssig. Eine Benutzung der durch genaue Rechenverfahren ermittelten Heizzeit in den Verfahren nach DIN V 4701-10 steht jedoch nichts im Wege. Der Planer kann hier frei entscheiden.

5.2 Grundlagen des Rechenverfahrens

425

5.2 Grundlagen des Rechenverfahrens Wie im Bild 5.03 ersichtlich, gibt es in DIN V 4701-10 drei Verfahren zur Ermittlung des Primärenergiebedarfs: − Diagrammverfahren − Tabellenverfahren − detailliertes, ausführliches Rechenverfahren

Bild 5.03. Anwendbare Verfahren.

In der Tabelle 5.01 sind die drei Verfahren gegenübergestellt. Tabelle 5.01. Verfahren für die Ermittlung der Anlagen-Aufwandszahl eP. Verfahren

Eingangsdaten

Vorteile

Nachteile

Detailliertes Verfahren

Kennwerte bestimmter Produkte

genau

zeitaufwendig

Tabellenverfahren

Standard-Kennwerte

ausreichend für die erste Abschätzung

Aufwendungszahl eP wird zu hoch bestimmt

Diagrammverfahren

JahresHeizwärmebedarf Qh Gebäudenutzfläche AN

genaue, einfache Handhabung

Diagramm vom Hersteller für das vorgesehene Heizsystem wird benötigt

426

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Diese drei Verfahren sind nicht als grundlegend verschieden anzusehen. Die jeweils mit einem geringeren Berechnungsaufwand verbundenen beiden erstgenannten Verfahren basieren auf dem ausführlichen Rechenverfahren. Das Tabellenverfahren entsteht durch vereinfachte Festlegungen in detaillierten Rechenverfahren. Da diese Festlegungen auch bestimmte Zentralheizungsanlagen betreffen, wurden hier solche ausgewählt, bei denen die Geräte den unteren Durchschnitt des Marktniveaus repräsentieren (d.h. unter dem sogen. 30%-Level). Der aufwendigere Rechengang liefert durch die Anwendung besserer Kennwerte einen meist niedrigeren Primärenergiebedarf. Das Diagrammverfahren entsteht durch die Festlegung einer bestimmten Anlagenzusammenstellung zur Trinkwassererwärmung, Heizung und teilweise auch Lüftung aus dem Tabellenverfahren. Beim unteren Level muss sehr hoch gedämmt werden. Es wird weder das energetische noch wirtschaftliche Einsparpotential ausgeschöpft, sondern nivelliert selbst höchste Nutzungsgrade herunter auf 30%. Als Eingangswerte für alle drei Berechnungsverfahren werden benötigt: − Jahresheizwärmebedarf Qh − Gebäudenutzfläche AN − Trinkwasserwärmebedarf qtw

Der Jahresheizwärmebedarf Qh wird nach DIN V 4108-6 bzw. EnEV Anhang 1 berechnet. Bei der Ermittlung nach dem Monatsbilanzverfahren sind einige Besonderheiten zu beachten: − Damit die Anlagenaufwandszahl eP bei Gebäuden mit Lüftungsanlagen vergleichbar sind, muss bei der Bestimmung von Qh die Lüftungsanlage mit einem Anlagenluftwechsel nA = 0,4 berechnet werden. Andere Luftwechsel sind möglich, werden aber erst bei der Berechnung des Primärenergiebedarfs berücksichtigt. Eine Berechnung nach dem Diagrammverfahren ist allerdings nicht möglich, wenn die Luftwechsel nicht übereinstimmen. Für diesen Fall muss eines der beiden ausführlichen Verfahren gewählt werden. − Auch die Wärmerückgewinnung einer Lüftungsanlage wird hier erst eingebracht. Als Wert ist daher bei der Ermittlung des Jahresheizwärmebedarfs für den Nutzfaktor ηV = 0 einzusetzen. Wurde mit anderen Werten als ηV ≠ 0 gerechnet, so ist eine Korrektur nach DIN V 4701-10 Abschnitt 4.3 erforderlich.

Die Gebäudenutzfläche wird nach der EnEV Anhang 1 berechnet. Da praktisch alle Berechnungen des Primärenergiebedarfs auf AN fußen, muss abweichend von DIN V 4108-6 auch für Nichtwohngebäude die Gebäude-

5.3 Anlagenaufwandszahl eP

427

nutzfläche AN berechnet werden. AN wird für „alle“ Gebäude nach DIN V 4701-10 berechnet nach der Formel AN = 0,32 · Ve mit Ve . . . beheiztes Gebäudevolumen. Der Trinkwarmwasserbedarf qtw ist in der EnEV für Wohngebäude mit 12,5 kWh/(m²a) festgelegt. Dies entspricht einer täglichen WarmwasserEntnahme von ca. 23 Litern pro Person und Tag mit einer Zapftemperatur von 50°C bei Annahme einer für Deutschland üblichen Gebäudenutzfläche von ca. 30 m²/Person. Der Trinkwarmwasserbedarf ist nur in der EnEV für Wohngebäude festgelegt, in anderen Gebäuden bleibt er unberücksichtigt.

5.3 Anlagenaufwandszahl eP Durch Umformung ergibt sich eP =

QP 1 = Q h + Q tw η P

mit ηP . . . Primärenergiewirkungsgrad Die Aufwandszahl e ist hergeleitet aus dem Englischen: „expenditure factor“. eP dient dem Vergleich unterschiedlicher Anlagenkonstellationen hinsichtlich ihres Primärenergieaufwands. Je kleiner eP ist, desto günstiger. Dabei beinhaltet eP die anlagentechnischen Komponenten Trinkwassererwärmung, Lüftung und Heizung. Liegt eine starke Nutzung von Solarenergie vor und werden ansonsten günstige Randbedingungen gewählt, dann kann eP Werte annehmen, die kleiner als 1 sind. Das entspricht einem Primärenergiewirkungsgrad, der größer als 1 bzw. 100% ist. Aufwandszahlen eP < 1,0 sind z.B. durch den Einsatz regenerativer Energien ohne Primärenergieaufwand (z.B. Solarkollektoren) erreichbar. Eine Aufwandszahl von eP = 1,0 würde demzufolge einer (theoretischen) verlustlosen Umwandlung entsprechen – es ist exakt genauso viel Energie aufzuwenden wie genutzt wird –, oder sie ließe sich mit einem entsprechenden Anteil regenerativer Energien erreichen. Nun weiß man mittlerweile, dass in Gebäuden mit niedrigem Heizenergiebedarf die Heizlast oftmals bereits durch die Sonneneinstrahlung und

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

die inneren Wärmequellen gedeckt wird. Führt das Raumheizsystem zu diesem Zeitpunkt aber Wärme zu, wird diese eigentlich nicht benötigt, die Raumtemperatur steigt ungewollt. Der hierfür vom Raumheizsystem aufgebrachte Energieaufwand kann mit dem herkömmlichen Betrachtungsmodell nicht erfasst werden. Wie verschiedene Untersuchungen zeigen [393], kann bei neuzeitlichen Niedrigenergiehäusern dieser Aufwand erheblich werden, wenn das Raumheizsystem und die Regeltechnik nicht bedarfsgerecht Heizwärme im Raum zur Verfügung stellen können. (Oftmals ist ein hydraulischer Abgleich unterblieben, weil er eine Sonderleistung nach der VOB ist!) Dies trifft natürlich auch dann zu, wenn bei einem bestehenden Gebäude der Wärmeschutz der Gebäudehülle deutlich verbessert wird, die Heizungstechnik jedoch auf dem alten Stand weiterbetrieben wird. Auch hier wird die bestehende Heizungsanlage, mit meistens erheblichem Wasserinhalt und nur unzureichend arbeitenden Thermostatventilen, nicht bedarfsgerecht auf das veränderte Heizlastprofil reagieren können [393]. Daher wird in der EnEV die Wärmeabgabe in das Betrachtungsmodell mit aufgenommen. Es ermöglicht, den Mehraufwand von ungünstigen Raumheizsystemen aufzuzeigen. Wichtig bei der Wärmeübergabe ist es, dass das Heizsystem die Wärme entsprechend dem tatsächlichen Bedarf an den Raum übergibt. Hierfür ist bei gut gedämmten Gebäuden ein flinkes Regelverhalten und ein angepasstes Temperaturniveau des Raumheizsystems erforderlich. Die Aufwandszahl eP ist zum Einen von dem Heizlastprofil abhängig. Sind häufig Heizlastschwankungen durch interne Wärmequellen o.ä. vorhanden, muss das Raumheizsystem sehr oft reagieren. Arbeitet es ungenau wird der Energieaufwand entsprechend groß. Zum Anderen ist auch das thermische Verhalten des Raumheizsystems zu beachten. Ein sehr träges Heizsystem mit viel Speichermasse kann bei bestimmten schnellen Heizlastschwankungen dem Bedarf nicht folgen und führt demzufolge eher zu einem höheren Energieaufwand oder einer höheren Anlagenaufwandszahl. Da der Berechnungsteil der EnEV für die betrachteten Gebäude nur eine Variation der Nutzung hinsichtlich Büronutzung oder Wohnungsnutzung zulässt, sind auch die Varianten für die Aufwandszahlen der Wärmeübergabe in der EnEV stark vereinfacht worden und bieten kaum Variationsmöglichkeiten. Aus diesen Vereinfachungen heraus ist wohl auch zu erklären, warum eine träge Fußbodenheizung mit der gleichen Aufwandszahl bewertet werden kann wie eine flinke Heizkörperheizung. Des weiteren ist der Hinweis interessant, dass die Aufwandszahlen für die Wärmeabgabe eigentlich nur für

5.3 Anlagenaufwandszahl eP

429

− den Durchheizfall, − Heizkörper leichter Bauart, mittlerer Auslegungstemperatur (bis 75°C) und mittlerer Spreizung (12 bis 20 K), − bzw. Fußbodenheizsysteme als Nass- oder Trockensystem mit einem beheizten Raum unter dem Fußboden, − und einem Wärmegewinn-Wärmeverlustverhältnis γ = 0,5 (nach DIN V 4108-6) gelten.

Trotzdem, steht in DIN V 4701-10, sind die angegebenen Aufwandszahlen im Rahmen dieser Norm allgemein gültig, somit auch für andere Randbedingungen. Das Herausarbeiten der vorstehend beschriebenen Einflüsse bei verändertem Wärmeschutz ist daher gar nicht möglich, etwa beim Bauen im Bestand [393]. Bei Planung einer mechanischen Lüftungsanlage kann eine Energieeinsparung infolge Wärmerückgewinnung und vermindertem Außenluftwechsel gemäß EnEV nur unter folgenden Voraussetzungen angerechnet werden: − Nachweis der Gebäudedichtigkeit nach EnEV Anhang 4 Nr. 2 − keiner Zusatzkühlung unter Einsatz elektrischer oder aus fossilen Brennstoffen gewonnener Energie − Erfüllung der Forderungen bzgl. Mindestluftwechsel und Fugendurchlässigkeit von Lüftungseinrichtungen

mit dem Ziel: Sicherstellung einer tatsächlichen Primärenergieeinsprung bei kontrollierter Wohnungslüftung und Anreiz zur Anwendung alternativer Klimatisierungskonzepte mit minimalem Einsatz „wertvollen“ elektrischen Stromes. Unter welchen Bedingungen können Fern- oder Nachwärmelieferungen dem Kriterium „70% aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen“ nach EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 1 zugeordnet werden und die Regelung in der EnEV in Anspruch genommen werden? Welcher Primärenergie-Umwandlungsfaktor eP ist bei Fern- oder Nachwärmenetzen mit unterschiedlichen Arten der Wärmeerzeugung zu verwenden? − Die in DIN V 4701-10 angegebenen Standardwerte für den Primärenergiefaktor gelten nur für die genannten Fälle: Reine KWK-Anlagen, reine Heizwerke, nur fossile Brennstoffe usw. − Legt der Wärmeversorger keinen Wert vor oder berechnet die Werte nicht nach den geltenden technischen Regeln, ist mit fP = 1,3 zu rechnen. − Im Rechenverfahren nach DIN V 4701-10, auf das die EnEV § 3 Abs. 2 in Verbindung mit Anhang 1 Nr. 2.1.1 verweist und das im Grundsatz

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−

−

−

−

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

auch als Grundlage für die Bestimmungen des Grenzwertes nach EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 1 gelten muss, kann der für den Nachweis erforderliche Primärenergiefaktor für Fern- oder Nahwärme pauschal nach DIN V 4701-10 Tabelle C. 4-1 oder durch Berechnung nach Nr. 5.4.1 oder 5.4.2 der Norm ermittelt werden. Bei der pauschalen Ermittlung nach DIN V 4701-10 Tabelle C. 4-1 kann als Randbedingung entweder die Bereitstellung der Wärme durch Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Anlagen; Primärenergiefaktor bei fossilen Brennstoffen: 0,7; bei erneuerbaren Brennstoffen: 0,0) oder durch Heizwerke (Primärenergiefaktor bei fossilen Brennstoffen: 1,3; bei erneuerbaren Brennstoffen: 0,1) angenommen werden. Erfolgt eine Wärmebereitstellung vollständig auf eine der genannten Arten, kann der Planer die pauschalen Faktoren nutzen. In der Regel liegt jedoch ein Mischfall unterschiedlicher Wärmeerzeuger vor. Für diese Fälle haben die genannten pauschalen Angaben keine Gültigkeit. Der Primärenergiefaktor muss in diesem Fall für das konkrete Wärmeversorgungssystem nach DIN V 4701-10 Nr. 5.4.1 (oder im Falle geplanter Netze nach 5.4.2) ermittelt werden. Die Ermittlung darf bei Mischsystemen für Fernwärme gemäß DIN V 4701-10 Nr. 5.4.1 nur auf der Grundlage „ . . . der buchhalterischen Jahresabschlussbilanz und kaufmännisch nachweisbarer Energiebilanzen . . .“ erfolgen; zumindest bei geplanten Netzen nur durch unabhängige Sachverständige. Sie ist nicht Aufgabe des Planers. Stammt die Wärme eines Fern- oder Nahwärmenetzes nicht ausschließlich aus KWK-Anlagen oder aus Heizwerken mit erneuerbarem Brennstoff und hat der Wärmelieferant den Primärenergiefaktor des Netzes nicht nach der technischen Regel bestimmt und vorgelegt, so ist der Primärenergiefaktor der Wärme mit 1,3 anzusetzen. Die Regelung nach EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 1, nach der die Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfes nicht erforderlich ist, kann in Anspruch genommen werden, wenn • ein ausschließlich aus KWK-Anlagen gespeistes Fern- oder Nahwärmenetz zu mindestens 70% den Nutzenergiebedarf abdeckt oder • ein zu 70% aus KWK-Anlagen gespeistes Fern- oder Nahwärmenetz vollständig den Nutzenenergiebedarf abdeckt oder • eine zwischen diesen Varianten liegende Situation mit gleicher Gesamtwirkung vorliegt. Die Regelung EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 1 kann also in Anspruch genommen werden, wenn der Endenergiebedarf des Gebäudes aus „Nicht-KWKQuellen“ 30% des Nutzenergiebedarfs nicht übersteigt. Diese Auslegung steht im Einklang mit der Begründung der Bundesregierung zur

5.3 Anlagenaufwandszahl eP

431

Verordnung [394, 395]. Der Nutzenergiebedarf des Gebäudes besteht gemäß Definition DIN V 4701-10, auf die EnEV Anhang 1 Nr. 2.1.1 diesbezüglich verweist, aus dem Wärmebedarf für Heizen und Lüften (Heizwärmebedarf qh) und dem Bedarf für Trinkwassererwärmung (Trinkwasserwärmebedarf qtw). Letzterer ist verordnungsgemäß bei Wohngebäuden mit 12,5 kWh/(m²a), in den übrigen Fällen mit „Null“ anzusetzen. − Die Regelung § 3 Abs. 3 Nr. 1 muss nicht zwingend in Anspruch genommen werden. Für die Mehrzahl der Fälle ist ein Nachweis der Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs nach DIN V 4701-10 möglich und nach der Verordnung auch zulässig. Es ist ferner davon auszugehen, dass sich dabei für den Bauherren im Allgemeinen keine schärferen materiellen Anforderungen ergeben als im Falle der Inanspruchnahme der Regelung EnEV § 3 Abs. 3 Nr. 1. − Die vorstehende Auslegung gilt auch für die Bewertung von Fern- und Nahwärmenetzen, in denen teilweise Wärme aus erneuerbarer Energie (z.B. Geothermie, Deponiegas, etc.) zum Einsatz kommt. Auch hier muss der Primärenergiefaktor für das konkrete Wärmeversorgungssystem nach DIN V 4701-10 Nr. 5.4.1 oder 5.4.2 ermittelt werden. Es wird angeregt, dass die Wärmewirtschaft Maßnahmen zur Ermittlung und Veröffentlichung der benötigten Kennwerte ergreift, um Fehlentwicklungen vorzubeugen [404]. Durch richtige Auswahl und Auslegung der Komponenten für eine Raumtemperaturregelung lässt sich die Gesamtrechnung zur Energieeffizienz günstig beeinflussen. Die Frage ist, soll die Regeldifferenz der Thermostatventile 1 K oder 2 K betragen? Die Aufwandszahl-Diagramme in DIN V 4701-10 beinhalten Thermostatventile mit einer Aufwandszahl, der eine Regeldifferenz von 2 K zugeordnet wurde, während das rechnerische Verfahren zusätzlich eine Aufwandszahl für eine Regeldifferenz von 1 K vorsieht. Das Thermostatventil ist konstruktiv betrachtet ein Proportionalregler ohne Hilfsenergie. Die Differenz zwischen der Fühlertemperatur bei Nenndurchfluss und der Fühlertemperatur beim Öffnungspunkt des Ventils wird entsprechend als Auslegungsregeldifferenz bezeichnet. Bezogen auf die EnEV liegt der Öffnungspunkt bei einer Regeldifferenz von 1 K bei 21°C bzw. bei 22°C für den Fall, dass die Regeldifferenz 2 K beträgt. Die DIN V 4701-10 gibt zwei Regeldifferenzen vor. Praktisch kann ein Thermostatventil jedoch jede x-beliebige Regeldifferenz zwischen 0 K und z.B. 9 K einnehmen. Eine rechnerische Auslegung auf 1 K bringt eine bessere Aufwandszahl eP und erhöht die Genauigkeit der Regelung. Bei Tempera-

432

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

turabsenkung in der Nacht kommt es allerdings zu einem höheren Durchfluss als bei der stabilitätserhöhenden Auslegung auf 2 K. Tatsächlich liegen aber häufig Regeldifferenzen unter 1 K, typisch bei 0,5 K. Verantwortlich für die Verminderung der Regeldifferenz sind Leistungsüberdimensionierungen (Pumpen, Rohrnetz, Heizkörper usw. [434]) und eine von der Planung abweichende Betriebsweise (Gleichzeitigkeit, Vorlauftemperatur usw.). Dies zeigt, dass Thermostatventile mit einer Regeldifferenz von z.B. 1 K auslegbar und betreibbar sind. Voreinstellbare Thermostatventile basieren auf einer gleitenden Regeldifferenz, die bis auf 0,5 heranreicht. Doch die Regeldifferenz bezeichnet lediglich die Differenz zwischen der Fühlertemperatur bei Nenndurchfluss und der Fühlertemperatur beim Öffnungspunkt des Ventils. Vielmehr kommt es aber auf die technische Leistung des Thermostatventils an. In diesem Zusammenhang spielt die Art der Fühlerfüllung eine entscheidende Rolle, denn ein Fühler mit inkompressibler Füllung verfügt über eine hohe Stellkraft und lässt sich von schwankenden Differenzdrücken im System wenig beeinflussen. Denn der Schließvorgang eines Thermostatventils ist immer mit einem Anstieg des Differenzdruckes im Heizungssystem verbunden, der der Schließbewegung entgegenwirkt. Dieser Einfluss macht sich besonders bei Thermostatventilköpfen mit kompressibler Fühlerfüllung (Gas) bemerkbar, da sich der aus dem mehr oder weniger starken Differenzdruckanstiegs resultierenden Kraft entsprechend nachgeben und erst verspätet, d.h. bei höheren Temperaturen schließen [434]. Dies ist aber nicht im Sinne der Forderungen der EnEV, denn es lässt sich durch die Reduzierung der Raumtemperatur um 1 K ca. 6% Energie einsparen. Der Einbau stabil regelnder Thermostatventile erfüllt somit nicht nur die Auflagen der EnEV, sondern entspricht auch den Forderungen von Anlagenbetreibern und Nutzern. Zu langsame Reaktionen erzeugen sehr stabile aber ungenaue Regelergebnisse. Schnelle Reaktionen und/oder falsch ausgelegte Thermostatventile können zur Instabilität und somit zum gefürchteten Zweipunktreglerverhalten führen. Folge: Innerhalb des Nachweisverfahrens der EnEV können Thermostatventile pauschal mit einer Regeldifferenz von 1 K bzw. der zugehörigen Aufwandszahl berücksichtigt werden, obwohl Thermostatventile im Rahmen einer grundsätzlich vorzunehmenden Rohrnetzberechnung richtig ausgelegt sein sollten. Die Wahl der Abgleichstrategie (einstellbare Rücklaufverschraubungen und einstellbare Thermostatventile) ist dabei frei wählbar und primär vom Anlagentyp (z.B. Fernheizung) abhängig. Wichtig ist in jedem Fall die Forderung nach einer möglichst hohen Pro-

5.4 Bereiche und Stränge

433

duktqualität von Thermostatventilen, um die Vorteile kleiner Regeldifferenzen nicht zu verspielen [434]. Nach [441] besitzen Thermostatventile mit 1 K gegenüber den Aufwandszahlen für durchgehenden Heizbetrieb in DIN V 4701-10 einen um 8% höheren Energieaufwand bei der Wärmeübergabe im intermittierenden Heizbetrieb und besitzen elektronische Regler beim Hauptnutzungstyp Wohnung einen um 9% geringeren Energieaufwand, der sich auf 6% beim Hauptnutzungstyp Büro verringert. Elektronische Regler besitzen also deutlich geringere Aufwandszahlen als Thermostatventile. Durch den Einsatz von elektronischen Reglern beim intermittierenden Heizbetrieb ergeben sich Verringerungen des Energieaufwands Wärme beim Hauptnutzungstyp Wohnung von 14% und beim Büro von 11%. Die Verringerung des Stromaufwands für die Umwälzung beläuft sich auf 7% bzw. 6%. Damit ergibt sich, dass die Verringerung des Energieaufwands im Bereich der Wärmeübergabe durch den Einsatz elektronischer Regler noch zu deutlichen Einsparungen in den nachgeschalteten Prozessbereichen führt. Der Einsatz elektronischer Regler gestaltet sich mit Amortisationszeiten von ca. 3,5 Jahren bei Bürogebäuden und ca. 6,5 Jahren bei Wohngebäuden zudem wirtschaftlich.

5.4 Bereiche und Stränge Wird ein Gebäude in Bereiche mit unterschiedlicher Anlagentechnik aufgeteilt, muss der Jahresheizwärmebedarf auf die Bereiche aufgeteilt werden, z.B. entsprechend der jeweiligen Nutzfläche AN1, AN2 usw. Bild 5.04 zeigt beispielhaft die Aufteilung der Trinkwarmwasserversorgung in zwei Bereiche. Wenn ein Bereich eines Gebäudes von mehreren Strängen versorgt wird, muss jeder Strang einzeln berechnet werden. Bild 5.05 zeigt beispielhaft die Aufteilung eines Gebäudes in mehrere Trinkwarmwasserstränge.

434

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Bild 5.04. Aufteilung in Installations-Bereiche.

Bild 5.05. Rechenstruktur Trinkwarmwasser, Aufteilung in Stränge z.B. für dezentrale Systeme.

Zur Bilanzierung wird das Trinkwarmwassernetz in die Abschnitte horizontale Verteilung / Steigstränge / Stichleitungen unterteilt. Steig- und Stichleitungen sind stets innerhalb der thermischen Hülle, horizontale Verteilungsleitungen dagegen variabel angeordnet. Als Umgebungstemperatur

5.4 Bereiche und Stränge

435

ist innerhalb der thermischen Hülle von 20°C auszugehen, außerhalb von 13°C (Keller) und 5°C (Dach). Grundsätzlicher Verzicht oder zeitweise Unterbrechung der Trinkwarmwasser-Zirkulation führt (während des Stillstandes der Zirkulationspumpe) zu einer Reduzierung der mittleren Temperatur der Verteilungs- und Steigleitungen von 50°C auf 32°C sowie halbiert deren anzurechnende Rohrlänge. Höhere Entnahmeverluste aufgrund fehlender Trinkwarmwasser-Zirkulation sind in der zugehörigen Rohrleitungstemperatur von 32°C bereits enthalten. Für Stichleitungen gilt als mittlere Temperatur generell 32°C, da sie nur während der Zapfvorgänge durchströmt werden und dazwischen auskühlen. Bei Anordnung der Zapfstellen in benachbarten Räumen mit gemeinsamer Installationswand verringert sich die pauschale Stichleitungslänge um ein Drittel (d.h. Honorierung einer energetisch günstigen Gebäudeplanung). 85% der Wärmeverluste innerhalb der thermischen Hülle werden während der Heizperiode der Raumheizung gutgeschrieben, die übrigen 15% werden als nicht nutzbar eingeschätzt, da die Wärmeabgabe unkontrolliert erfolgt. Die Bilder 5.06 bis 5.08 zeigen beispielhaft die Rechenstruktur für die Heizungsanlage sowie Lüftung

Bild 5.06. Rechenstruktur Heizung.

436

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Bild 5.07. Rechenstruktur Heizung; die restlichen 5%: Einteilung in Bereiche und Stränge unter Beibehaltung der Berechnungs-Systematik.

Bild 5.08. Rechenstruktur Lüftung.

Die Angabe, welche Verfahren für Lüftungsanlagen anzuwenden sind, ist in DIN V 4701-10 nicht eindeutig: − Wohnungslüftungsanlagen − Wohnungen und Gebäude bis 5000 m² Nutzfläche − Lüftungsstränge, die weniger als 5000 m² Nutzfläche versorgen.

5.5 Symbole und Indizierung

437

5.5 Symbole und Indizierung q in kWh/(m²a) ist der flächenbezogene Wert für einen Strang, Bereich oder ein ganzes Gebäude. Viele Verlustwerte für Übergabe, Verteilung und Speicherung werden in DIN V 4701-10 so angegeben oder ermittelt. Q = q · AN in kWh/a ist der Gesamtwert für einen Strang, Bereich oder ein ganzes Gebäude. Bei den Berechnungen sind Zwischenwerte gradlinig zu interpolieren oder es ist der geringere Wert anzunehmen. Die Indizierung der Kennwerte der Anlagentechnik wird nach der in Bild 5.09 dargestellten Systematik durchgeführt. Das Zusammenwirken der Begriffe nach der EnEV, DIN V 4701-10 sowie DIN V 4108-6 erläutert Bild 5.10.

Bild 5.09. Indizierung, Zusammenwirken: EnEV, DIN V 4701-10, DIN V 4108-6.

438

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Bild 5.10. Begriffe. EnEV, DIN V 4701-10, DIN V 4108-6.

5.6 Diagrammverfahren nach DIN V 4701-10 Das einfachste Verfahren zur Ermittlung des Primärenergiebedarfs ist das Diagrammverfahren das nur für eine bestimmte Anzahl bevorzugter Anlagensysteme verfügbar ist. Es ist eine grafische Vereinfachung des Tabellen-Verfahrens für ausgewählte Anlagenkonstellationen, wobei deren Bestandteile hinsichtlich ihrer energetischen Güte den unteren Durchschnitt des Marktniveaus wiederspiegeln, daher besteht eig. Anreiz zur Durchführung des detaillierten Verfahrens mit konkreten Produktkennwerten. Dazu werden in DIN V 4701-10 Anhang C. 5 sechs ausgewählte Anlagensysteme (bestehend aus Trinkwassererwärmung, Heizung und teilweise Lüftung) dargestellt (deshalb die Bezeichnung „Diagramm-Verfahren“), sowohl die primärenergetische Anlagenaufwandszahl eP als auch die einzusetzende Endenergie zur Deckung von Wärme- (QWE, E) und Hilfsenergiebedarf (QHE, E) angegeben. Weitere marktübliche 71 Anlagensysteme enthält DIN V 4701-10 Beiblatt 1. Aufgrund der großen Vielfalt von möglichen Anlagenzusammenstellungen sind nicht für alle Konfigurationen Diagramme erhältlich. Jedes Anlagensystem ist auf einer Doppelseite abgebildet, deren prinzipieller Aufbau stets identisch ist und in Bild 5.11 beispielhaft das Diagramm und die dazugehörige Tabelle für die Ermittlung der Anlagenaufwandszahl eP eines Gebäudes erläutert. Mit diesem Katalog durchgerechneter und gezeichneter Vorlagen dieser Art „macht

5.6 Diagrammverfahren nach DIN V 4701-10

439

man Appetit“. Das Kostenargument steht zugunsten der Heizungstechnik. Die Unterlagen sind fundiert.

Bild 5.11. Diagrammverfahren nach DIN V 4701-10, Anhang C. 5.1.

440

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Folgende Werte können ermittelt werden in Abhängigkeit von der gebäudespezifischen Kenngröße AN (Nutzfläche) und nutzflächenbezogener Jahres-Heizwärmebedarf qh − Primärenergieaufwandszahl eP − Flächenbezogene Endenergie ohne Hilfsenergie QWE, E − Flächenbezogene Hilfs(end)energie QHE, E

Die beiden letztgenannten Punkte beziehen sich auf Diagramme, die in DIN V 4701-10 ebenfalls enthalten sind. Da sie für die Berechnung des Primärenergiebedarfs nach dem Diagrammverfahren nicht notwendig sind, sei auf die Norm verwiesen. Die Diagramme sind zusätzlich als Tabellenwerte angegeben, wobei Tabellenzwischenwerte linear zu interpolieren sind. Alle Werte, die mit Hilfe der Diagramme berechnet werden können sind abhängig von der Gebäudenutzfläche AN und dem flächenbezogenen Jahresheizwärmebedarf qH. Die eP-Werte sinken mit steigender Nutzfläche, da die Anlagenverluste im Verhältnis zum steigenden Wärmebedarf geringer werden. Die Anlagen sind im Beiblatt 1 zur DIN V 4701-10 nach einer speziellen Systematik sortiert, die das Auffinden nach Kriterien, die der Anwender selbst festlegt, erleichtern soll. Die 6 wesentlichen anlagentechnischen Merkmale werden auf Rand-Tafeln zusammengefasst, z.B. Erzeuger Heizung. Jedes Anlagenblatt hat in jeder dieser Randtafeln ein Kürzel, mit dem das betreffende Merkmal erkennbar wird, z.B. BW für Brennwerttechnik. Die Anwendung der Diagramme ist durch die Begrenzung der Gebäudenutzfläche AN eingeschränkt. Die maximale Größe von AN fällt in den einzelnen Diagrammen unterschiedlich aus. Grund dafür ist die unterschiedliche Anlagentechnik. Bei speziellen Anlagenkomponenten, z.B. Solarthermie oder Lüftungsanlagen, nehmen die anlagenspezifischen Kennwerte sprunghaft zu und sind besonders bei größeren Gebäuden nicht mehr in einem vereinfachten Diagramm darstellbar. Hat das zu berechnende Gebäude eine größere Gebäudenutzfläche AN als in den jeweiligen Diagrammen dargestellt, muss es mit einem der beiden anderen Verfahren ermittelt werden. In den Diagrammen der nach dem Diagrammverfahren in DIN V 4701-10 Anlage 3 ist bei einer Gebäudenutzfläche von 500 m² ein Sprung in den Kurven zu erkennen. Er ist darauf zurückzuführen, dass ab dieser Gebäudegröße nicht mehr von einer kleinen Anlage zur Trinkwassererwärmung ausgegangen wird, sondern von einer Größeren. Vgl. dann hierzu DIN V 4701-10 Abschnitt 5.

5.8 Berechnungsgrundlagen für das Detaillierte Verfahren

441

Dieses vereinfachte Diagrammverfahren bietet ausreichende Genauigkeit z.B. zur Beratung in der Vorplanungsphase. Genauere Berechnungen sind bei fortgeschrittener Anlagenplanung und bei Kenntnis der Details mit den Tabellen- bzw. detaillierten Rechenverfahren möglich. Das Beiblatt eignet sich für Architekten, Planer und Anlagenbauer zur schnellen und einfachen Ermittlung der Anlagenaufwandszahl im Rahmen des Nachweisverfahrens der EnEV. Das Beiblatt kann nur für Wohngebäude nach EnEV § 2 angewendet werden.

5.7 Tabellen- und Detailliertes Rechenverfahren Das Tabellenverfahren und das Detaillierte Verfahren müssen nicht getrennt betrachtet werden. Sollte z.B. ein Wert im Detaillierten Verfahren fehlen, so kann auf das Tabellenverfahren zurückgegriffen werden. Andererseits kann bei der Berechnung nach dem Tabellenverfahren, wenn für einen Teilbereich die genauen Werte etwa eines Herstellers vorliegen, das Detaillierte Verfahren in diesem Teilschritt angewandt werden. Wenn die Anlagenzusammenstellung nicht mit der des Diagrammverfahrens übereinstimmt, dann muss eines der beiden anderen Verfahren gewählt werden. Für das Tabellenverfahren werden dafür in DIN V 470110 Anhang C.1 bis C.4 Kennwerte für Standardprodukte genannt. Diese Werte orientieren sich allerdings am unteren energetischen Durchschnitt des Marktniveaus und führen damit nicht zu den geringsten Anlagenaufwandszahlen eP. Falls die Kennwerte von realen Produkten vorliegen, z.B. die Wärmeerzeuger-Aufwandszahl „x“ des Herstellers „y“ berechnet nach den Randbedingungen und Vorgaben aus DIN V 4701-10 Abschnitt 5 oder vorgegeben durch Produktunterlagen, dann können diese Kennwerte anstelle der Standardwerte in DIN V 4701-10 Anhang C.1 bis C.4 verwendet werden.

5.8 Berechnungsgrundlagen für das Detaillierte Verfahren Beim Detaillierten Verfahren werden die verwendeten Kennwerte von Heizungs-, Lüftungs- und Trinkwassererwärmungsanlagen nicht als Standardwerte aus Tabellen (Tabellenverfahren) aus DIN V 4701-10, sondern detaillierten Planungsunterlagen des Projektes entnommen, daher die Bezeichnung „Detailliertes Verfahren“. Die Randbedingungen sind in DIN V 4701-10 Tabellen 5-1 bis 5-3 zusammengefasst. Wurde der Jahres-Heizwärmebedarf nach dem Monatsbi-

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

442

lanzverfahren bestimmt, so sind für einige Schritte des detaillierten Verfahrens zusätzliche Werte zu bestimmen. Da DIN V 4701-10 Tabelle 5-2 bei zwei Größen ungenaue Angaben macht, ist hier eine Klarstellung erforderlich. Bei der Ermittlung des primärenergetischen Aufwandes für die Anlagentechnik spielt auch die Dauer der Heizperiode eine Rolle; im Detaillierten Verfahren kann im Gegensatz zum Tabellen- und DiagrammVerfahren anstelle der Standardheizperiode von 185 d/a auch der gebäudespezifische Wert entsprechend Monatsbilanzierung nach DIN V 4108-6 in Ansatz gebracht werden; für den Jahres-Primärenergiebedarf ist dies jedoch von untergeordneter Bedeutung. Das Detaillierte Verfahren ist das flexibelste und gleichzeitig aufwendigste der drei alternativen Verfahren zur Anlagenbewertung; im Gegensatz zu den beiden anderen Verfahren ermöglicht es die Nachweisführung für Gebäude mit mehreren Zonen auch sehr kleiner Nutzfläche, etwa < 100 m². Im einzelnen sind das − Dauer der Heizperiode tHP. Bestimmung mittels der Heizgrenztemperatur aus DIN V 4108-6 Formel (27) − Gradtagsfaktor FGt. Berechnung nach DIN V 4701-10 Formel 4.2 - 27.

Es werden drei Anlagenbereiche unterschieden: − Trinkwarmwasserbereitung − Lüftung − Heizung

Für jeden dieser Bereiche werden Verluste aus − − − −

Übergabe Verteilung Speicherung Erzeugung

ermittelt, wobei die Verluste bei der Trinkwarmwasserbereitung aus Übergabe und bei der Lüftung aus Speicherung zu Null gesetzt werden. Anwendungsvoraussetzungen für das Detaillierte Verfahren: Anlagendetails liegen vor, z.B. Rohrlängen der Trinkwarmwasserversorgung mit längenspezifischem Wärmedurchgangskoeffizienten der Dämmung. Folgende Werte werden berechnet:

5.8 Berechnungsgrundlagen für das Detaillierte Verfahren

− − − − −

443

flächenbezogener Wärme- und Hilfsenergiebedarf Aufwandszahlen und Deckungsanteile der Wärmeerzeuger Heizwärmegutschriften aus Trinkwarmwassererwärmung und Lüftung Endenergiebedarfswerte für Wärme und Hilfsenergie Primärenergiebedarf

Der sehr umfangreiche Berechnungsvorgang ist in DIN V 4701-10 Abschnitt 5 enthalten. Ausführliche Wiedergabe vgl. das Berechnungsbeispiel. Randbedingungen für das Detaillierte Rechenverfahren sind in DIN V 4701-10 Tabellen 5-1 bis 5-3 ausgeführt. Sie betreffen die Dauer der Heizperiode tHP (nach dem vereinfachten Verfahren der EnEV 185 Heiztage) und dem Gradtagsfaktor FGt (nach dem Vereinfachten Verfahren der EnEV 69 kKh/a. Dieses rechnerisch sehr aufwendige Verfahren wird als „genaues Verfahren“ bezeichnet, weil damit die Variation von kleinsten Details der Anlagentechnik ermöglicht wird. Gleichzeitig kann jede beliebige Anlagenvariante und ihr Primärenergiebedarf zur Deckung der Nutzwärme berechnet werden. Das Baukastenprinzip ermöglicht es so z.B. Teile der Berechnung einfach entfallen zu lassen, wenn die Anlage diese Komponente nicht aufweisen soll (Beispiel Pufferspeicher). Genauso erfolgt ein einfacher rechnerischer Wechsel von z.B. Niedertemperatur- gegen Brennwertkessel im Bereich „Erzeugung“, während die anderen Komponenten unverändert bleiben. Das betrifft besonders auch die Möglichkeit, Herstellerangaben anstelle der in der Norm enthaltenen Kenngrößen zu verwenden. Bei den Kennzahlen der Wärmeübergabe im Raum berücksichtigt das Detaillierte Rechenverfahren, dass mit zunehmendem Wärmeschutz sich der relative Energiebedarf beträchtlich erhöht, Bild 5.12 [398]. So vergrößert sich z.B. bei 1 K Temperaturanstieg der Energiebedarf um ca. 10% beim Niedrigenergiehausstandard und um ca. 20% beim Passivhausstandard. Die maßgeblichen Ursachen für die Abweichung der Raumtemperatur vom Sollwert sind das unterschiedliche Wärmeübertragungsverhalten der einzelnen Heizungssysteme, die Größenordnung und der Verlauf der Systemtemperaturen (Temperaturen der Wärmeträger Wasser bzw. Luft), die Anordnung der Heizkörper oder Luftauslässe im Raum, die Wirkung der Wärmespeicherung von Baukonstruktion oder Heizkörper sowie die Wirkung der dezentralen (raumweisen) Anlagenregelung unter Berücksichtigung von Reglerauswahl, Reglerparameter, Sensoranordnung im Raum und Zusatzeffekten wie die Fensteröffnungserkennung.

444

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Bild 5.12. Einfluss der Raumtemperatur auf den Jahresheizwärmebedarf für unterschiedliche Wärmeschutzniveaus [398].

Der Einfluss des Heizungssystems auf die Raumtemperaturabweichung ist im Wesentlichen auf die folgenden Ursachen [398] zurückzuführen: Anteil Konvektion / Strahlung am Wärmeübertragungsprozess, sich ausbildendes vertikales Lufttemperaturprofil im Raum, unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizienten an den inneren Oberflächen der Außenwand (einschließlich Fenster) sowie „Selbstregelungseffekt“ bei dynamischen Lasten. Der Einfluss der thermischen Speicherfähigkeit wird in der Praxis vielfach unterschiedlich bewertet [398]. Schwere Gebäude besitzen gegenüber leichten Gebäuden eine höhere Speicherkapazität und damit ein besseres Temperaturbeharrungsvermögen. Leichte Gebäude kühlen bei Lüftungsphasen schneller aus, womit eine Verringerung der Wärmeverluste verbunden ist. Aufgrund der stärkeren Wandankopplung bestehen allerdings größere Aufheizzeiten (Bild 5.13). Bei längeren Lüftungsperioden, bei denen auch die schwerere Baukonstruktion mit entladen wird, kommt es zu einer Umkehrung dieser Tendenzen. Welche Effekte nun summerisch dominieren, hängt vom konkreten Lastfall nach dem Monatsbilanzverfahren (Berücksichtigung der Speicherwirkung) ab und kann nur bedingt detailliert nach DIN 4701-10 berechnet werden. Ein vergleichbares Verhalten ist beim Heizkörper festzustellen. Heizkörper mit geringem Wasserinhalt führen zu einer besseren Ausnutzung dynamisch auftretender Wärmege-

5.9 Berechnungsblätter

445

winne, reagieren aber schneller auf Wärmeanforderungen durch die Lüftung.

Bild 5.13. Schematische Darstellung des Raumtemperaturverlaufs als Folge von kurzzeitigen Lastveränderungen (Fremdwärmegewinn, verstärkter Luftwechsel) [398].

Bild 5.01 zeigt beispielhaft die zunehmende Bedarfsentwicklung in Richtung der Primärenergie. In der gleichen Reihenfolge erfolgt auch die Berechnung, also entgegen der Pfeilrichtung, von den Verlusten durch Übergabe bis hin zur Primärenergie. Wichtig ist die Reihenfolge der Berechnung. Zuerst müssen die Teilbereiche Trinkwassererwärmung und Lüftung bearbeitet werden, da sich hier Heizwärmegutschriften ergeben, die die Heizungsanlage nicht mehr decken muss.

5.9 Berechnungsblätter In DIN V 4701-10 Anhang A werden Berechnungsblätter angegeben, in denen alle Einzelschritte der Berechnung zusammengestellt werden. Die Berechnungsblätter verweisen auf die Ermittlung nach dem Tabellenver-

446

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

fahren, sind aber ohne weiteres auch für das Detaillierte Verfahren geeignet. Nachdem die zu berechnenden Werte je nach Verfahren bestimmt wurden, werden sie unter Beachtung der Reihenfolge in die entsprechenden Berechnungsblätter übertragen, für Trinkwarmwasser nach Tabelle 5.02 Lüftung nach Tabelle 5.03 Heizung nach Tabelle 5.04 und dann der Ermittlung des Primärenergiebedarfs zugeführt. Das Anlagenbewertungsblatt, Tabelle 5.05, bedarf einiger Erläuterungen: Unter Eingaben werden die Werte in den Spalten Trinkwassererwärmung und Lüftung aus den entsprechenden Berechnungsblättern übernommen und eingetragen. Für die Spalte Heizung muss die Berechnung des ersten Wertes unter Eingaben wie folgt berechnet werden: qh, H = qH - qh, TW - qh, L worin bedeuten qH . . . Jahresheizwärmebedarf qh, TW . . . Heizwärmegutschrift aus dem Anlagenbereich Trinkwarmwasserbereitung qh, L . . . Heizwärmegutschrift aus dem Anlagenbereich Lüftung Die übrigen Werte für die Spalte Heizung sind dem Berechnungsblatt Heizung zu entnehmen. Die übrigen Werte für die Spalte Heizung und der Primärenergie sind durch Summieren der entsprechenden Anteile aus Trinkwarmwasser, Lüftung und Heizung zu berechnen. Die Gesamtanlagenaufwandszahl eP berechnet sich bei den Ergebnissen: QP eP = Q h + Q tW mit QP . . . Jahresprimärenergiebedarf Qh . . . Jahresheizwärmebedarf QtW . . . Jahrestrinkwarmwasserbedarf Alle Angaben beziehen sich auf das gesamte Jahr. In der Literatur wird allerdings häufig die Bezeichnung „Jahres- . . .“ weggelassen.

5.9 Berechnungsblätter

Tabelle 5.02. Berechnungsblatt für Trinkwarmwasser nach DIN V 4701-10.

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Tabelle 5.03. Berechnungsblatt für Lüftung nach DIN V 4701-10.

5.9 Berechnungsblätter

Tabelle 5.04. Berechnungsblatt für Heizung nach DIN V 4701-10.

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450

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Tabelle 5.05. Anlagenbewertungsblatt nach DIN V 4701-10.

5.10 Nachweise nach der EnEV

451

Im Gegensatz zum Diagrammverfahren wird zuerst der Primärenergiebedarf berechnet. Die Anlagenaufwandszahl eP dient als Vergleichszahl für die gesamte „Anlage“, bestehend aus Trinkwarmwassererwärmung, Lüftung und Heizung.

5.10 Nachweise nach der EnEV Folgender Nachweis für Gebäude mit normalen Innentemperaturen ist erforderlich: − Spezifischer, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogener Transmissionswärmeverlust H’T. Aus dem Teilschritt der Berechnung des Transmissionswärmeverlustes nach DIN V 4108-6 geht der spezifische Transmissionswärmeverlust HT hervor. Zum Vergleich mit dem in der EnEV Anhang 1 Tabelle 1 angegebenen Grenzwert H’T grenz muss H’T vorh. berechnet werden: H’T vorh. = HT / A Nachweis:

H’T vorh. ≤ H’T grenz

− Primärenergiebedarf QP. Die Ermittlung des Jahresprimärenergiebedarfs QP erfolgt nach dem Detaillierten Verfahren bzw. Diagramm-, Tabellenverfahren. Zum Vergleich mit den Anforderungen der EnEV (Q’’P grenz für Wohngebäude oder Q’P grenz für andere Gebäude) muss QP umgerechnet werden: Q’’P vorh. = QP / AN in kWh/(m²a) für Wohngebäude mit AN der Gebäudenutzfläche. Q’P vorh. = QP / Ve in kWh/(m²a) für andere Gebäude mit Ve beheiztes Gebäudevolumen. Nachweis: Q’’P vorh. ≤ Q’’P grenz für Wohngebäude Q’P vorh. ≤ Q’P grenz für andere Gebäude

Erfüllt ein Gebäude die Anforderungen nicht, kann die Lösung nur „besser dämmen“ oder „bessere Anlagentechnik“ lauten. Dabei besteht z.B. für den Architekten die Möglichkeit, durch eine bessere Anlagentechnik größere Fensterflächen oder ein ansprechenderes Gebäudeäußeres umzusetzen. Das Prinzip zeigt Bild 5.14: qh (Heizwärme in kWh/(m²·a)) ergibt sich aus den baulichen Planungsvorgaben und qV (Anlagenverluste inkl. Hilfsenergiebedarf in kWh/(m²a)) aus den anlagentechnischen Angaben. Der Nutzwärmeanteil qw (qtw) ist gemäß EnEV immer mit 12,5 kWh/(m²a) einzusetzen. Die Summe dieser drei Bestandsanteile (Höhe des Balkens)

452

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

stellt den Jahresprimärenergiebedarf des geplanten Gebäudes dar. Ein Überschreiten des nach EnEV zulässigen Primärenergiewertes Q’’P kann unter Einhaltung eines maximalen Transmissionswärmeverlustes Q’T (entspr. Mindestdämmung, in Bild 5.14 mit qt in kWh/(m²a) dargestellt) entweder durch bessere Gebäudedämmung – d.h. Verringerung des mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten Um oder durch Kombination mit effizienter Anlagentechnik (hier = Brennwert- anstelle Niedertemperaturkessel) erreicht werden. Weitere Verbesserungen lassen sich u.a. erreichen − durch gezielte planerische Maßnahmen (Art der Heizkreisverlegung, Verzicht auf Zirkulationsleitungen usw.), − durch Verwenden der Herstellerkennwerte oder − durch Kombination bestimmter Komponenten (Brennwertkessel mit solarer Trinkwarmwassererwärmung, Wärmepumpe und Spitzenlastkessel usw.)

Bild 5.14. Beispiel für die Spielräume beim Nachweisverfahren durch Variationen bei der Anlagentechnik.

Den Fakt „Dämmen ist teurer“ zu vermarkten, ist Sache der Heizungsindustrie. Dem einzelnen Planer, Architekten oder Heizungsbauer würde hier beim Kundengespräch die breite Kompetenz fehlen. Tatsache ist, dass allein der Austausch eines NT-Kessels gegen einen Brennwertkessel mit vielleicht 1000 bis 1500 Euro zu Buche schlägt, die entsprechende Energieeinsparung über die Wärmedämmung nur mit einer Investition von 5000 Euro zu realisieren wäre. Die Beweisführung leuchtet ein: Ein Niedrigenergiehaus muss schon per Definitionem gut gedämmt sein. Will man

5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren

453

jetzt noch einmal um etwa 15% den Wärmeverbrauch reduzieren, wie es praktisch der Austausch des NT-Kessels gegen einen Brennwertkessel mit sich bringt, müsste um die Außenwände ein ziemlich teurer „gefütterter Mantel“ gelegt werden. Der Wärmeschutz klettert ja nicht linear mit den Kosten. Die Kurve verläuft exponentiell. Ab irgend einem Wendepunkt laufen die Investitionen aus dem Ruder, wollte man weitere 1 oder 2% Transmissionswärmeverluste abfangen. Weiterhin veranschaulicht Bild 5.14 den Zwang zu bautechnisch und finanziell aufwendigere Verbesserung der Dämmung (entspr. sehr niedrigem U-Wert) bei Einsatz von Heizund Trinkwarmwassererwärmungssystemen, die einen sehr hohen Primärenergieverbrauch aufweisen (Beispiel hier: Elektrische Speicherheizung mit Elektro-Durchlauferhitzern). Während für Gebäude eine Begrenzung der Transmission eingeführt wurde (H’T-Wert), fehlt eine äquivalente Begrenzung für die Anlagentechnik!

5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren − Trinkwasser • Verteilung ο zentrale oder dezentrale Versorgung innerhalb oder außerhalb der thermischen Hülle. Innerhalb der Gebäudehülle sinken die ePWerte um 10 bis 13%. ο Zirkulation ja oder nein ο Der Hilfsenergiebedarf für die Verteilung ist bestimmt durch die Laufzeit und mittlere Leistungsaufnahme der Zirkulationspumpe. Die Laufzeit ist zu minimal 10 h/d festgelegt und steigt mit der Gebäudegröße. • Speicherung ο indirekt, elektrisch (Nacht-, Tag- oder Kleinspeicher je m²), bivalent oder gas beheizter Speicher innerhalb oder außerhalb der thermischen Hülle ο bei indirekt beheiztem Speicher: Umwälzpumpe fester Bestandteil des Wärmeerzeugers oder nicht. ο Der Hilfsenergiebedarf entspricht dem Produkt aus NennLeistungsaufnahme der Ladepumpe und geschätzter Volllastlaufzeit des Heizkessels zur Trinkwassererwärmung, ggf. unabhängig

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

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von einer Solaranlage. Er wird null, falls die Ladepumpe im Wärmerzeuger integriert und an dieser Stelle auch rechnerisch berücksichtigt ist [402]. ο Grundsätzlich nur zentrale Speicher, nur so ist der optimale Einsatz von Solartechnik möglich, besonders auch in MehrfamilienWohnhäusern. Die Berechnung der Wärmeverluste und der Heizwärmegutschrift basiert auf dem Messwert des Bereitschaftswärmeverlustes sowie der mittleren Temperaturdifferenz Speicherwasser-Umgebung. Die mittlere Speicherwassertemperatur von gas- und elektrisch beheizten Speichern wird höher angesetzt als die indirekt beheizter, da die vertikale Temperaturschichtung geringer ist. Der Faktor fP = 1,2 in der Näherungsformel dient der Beachtung zusätzlicher Wärmeverluste durch Verrohrung des Speichers. Bei bivalenten Solarspeichern ist der Wärmeverlust des Solarvolumens nicht zu bilanzieren, da der solare Energieertrag bereits um diesen reduziert wird; weiterhin wird der Wärmeverlust des Bereitschaftsteils geringer eingeschätzt als bei Speichern ohne Solarteil, da bei großen Volumen in der Regel ein günstigeres A/Ve-Verhältnis sowie vermehrte Wärmedämmung vorzufinden ist. Der Nenninhalt eines Speichers ist zu maximal 1000 Liter (indirekt / elektrisch beheizt) bzw. 500 Liter (gasbeheizt) festgelegt, ggf. mehrere Speicher bzw. bei solarer Trinkwassererwärmung einen separaten Pufferspeicher wählen. Bei Aufstellung eines Speichers innerhalb der thermischen Hülle sind 85% seiner Wärmeverluste während der Heizperiode als Gewinn für die Raumheizung bilanzierbar, 15% gelten als Verlust, da es sich um eine unkontrollierte Wärmeabgabe handelt. • Erzeugung ο Art der Erzeugung Üblicherweise können maximal 3 Wärmeerzeuger gewählt werden für die Trinkwassererwärmung solare Vorwärmung, Deckungsanteil αTW, S Grundheizung, Deckungsanteil αTW, G Zusatzheizung (Spitzenlastdeckung), Deckungsanteil αTW, Z Σ (αTW, S + αTW, G + αTW, Z) = 1

Die Erzeugeraufwandszahl des Heizkessels für die Trinkwassererwärmung ist abhängig von Nenn-Wärmeleistung, Nennleistungs-Wirkungsgrad, Bereitschaftsverlust und Kesselbelas-

5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren

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tung. Es werden nur Bereitschaftsverluste außerhalb der Heizperiode berücksichtigt, Verluste innerhalb der Heizperiode deckt die Erzeugeraufwandszahl für die Raumheizung mit ab, da der Kessel dann hauptsächlich für Raumheizung in Betrieb ist. Gas-Durchlauferhitzer werden wie NiedertemperaturKombikessel behandelt, für Elektro-Durchlauferhitzer ist kein Erzeugeraufwand (eTW, g = 1) und Hilfsenergiebedarf (qTW, g, HE = 0) zu berechnen. Die einzukalkulierende Hilfsenergie resultiert aus der geschätzten Volllastlaufzeit des Kessels, ggf. ohne Berücksichtigung einer Solaranlage und seiner elektrischen Nenn-Leistungsaufnahme, da der Kessel während des Ladevorgangs üblicherweise auf maximale Leistung hochfährt [402]. ο Erzeugung der Wärme mittels Solarkollektoren, Grund- und Zusatzheizung oder Einzelkomponenten. Durch eine Warmwassersolaranlage lässt sich der eP-Wert um ca. 15% senken. Eine Kombisolaranlage mit Heizungsunterstützung senkt die Anlagenaufwandszahl um ca. weitere 10%. Die Erzeuger-Aufwandszahl der solaren Trinkwassererwärmung ist 0, daher Anreiz für den Einsatz regenerativer Energien. Die elektrische Leistungsaufnahme der Solarpumpe muss in die Bilanz einbezogen werden [402]. Der solare Deckungsanteil αTW bezeichnet das Verhältnis des jährlichen Energieertrags der solarthermischen Anlage QTW, sol zum Wärmebedarf der Trinkwassererwärmungsanlage Q*TW (Nutzungsenergie zuzüglich Wärmeverluste der Übergabe, Verteilung und Speicherung). Die Ermittlung des solaren Energieertrages erfolgt in Abhängigkeit von der Kollektorart (Flach-, Röhrenkollektor) und dem Anlagentyp, wobei unterschieden wird in kleine Solaranlagen (für Gebäude mit einer Nutzfläche von max. 300 m²) und bivalenter Trinkwasserspeicher. Große Solaranlagen, d.h. solarer Pufferspeicher und zusätzlich mindestens ein Trinkwarmwasserspeicher. Die Abschätzung des jährlichen solaren Energieertrags geschieht durch Anpassen der Daten einer Referenzsolaranlage an die individuellen Gegebenheiten mit Hilfe von Korrekturfaktoren. Es ergeben sich [402] nahezu gleiche solare Deckungsanteile für Röhren- und Flachkollektoren; erstere sind zwar ertragsreicher, ihre Kollektorflächen werden dafür meist kleiner dimensioniert (Wirtschaftlichkeitsgebot) [402].

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Die Nachheizung des Bereitschaftsteils eines Bivalentspeichers kann indirekt (mittels Wärmeübertrager) oder elektrisch (Heizstab) vorgesehen werden; im letztgenannten Fall darf der solare Deckungsanteil bei Gebäuden mit einer Nutzfläche kleiner 200 m² um 1% erhöht werden [402]. − Lüftung Die vereinfachte Kenngrößenermittlung nach DIN V 4701-10 Anhang C gilt nur für Wohnungslüftungsanlagen. In anderen Gebäuden sind die erweiterten Angaben für die Lüftung erforderlich. • Übergabe ο Lufttemperatur der Lüftungsanlage über oder unter 20°C ο Anordnung der Luftauslässe im Außenwand- oder Innenwandbereich ο mit/ohne Einzelraumregelung, mit/ohne zentraler Vorregelung • Verteilung ο zentrale oder dezentrale Anlage ο Länge der Verteilungen (wobei unter Verteilleitungen diejenigen Leitungen verstanden werden, die horizontal vom Wärmeerzeuger zu den vertikalen Strängen führen) innerhalb oder außerhalb (im Keller oder im Dach) der thermischen Hülle ο Art der Wärmeerzeugung Kombination der unten genannten Anlagen oder Einzelanlagen ∗ Wärmerückgewinnung durch Wärmeübertrager ∗ Wärmebereitstellungsgrad des Lüftungsgerätes η´WRG = 0,6 oder 0,8 ο Zuluft- /Abluft-Wärmepumpe ∗ ohne Wärmeübertrager mit AC Ventilatoren oder ∗ η´WRG = 0,6 mit AC Ventilatoren oder ∗ η´WRG = 0,6 mit DC Ventilatoren ο Heizregister ∗ Auslegungstemperatur 35°C oder 45°C ο Abluftanlage ohne Wärmerückgewinnung

5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren

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• Erzeugung ο AC oder DC Ventilatoren ο Abluft- /Zuluft-Wärmepumpe vorhanden, ja oder nein, falls Abluft- /Zuluft-Wärmepumpe vorhanden: Anlage ohne Wärmeübertrager oder mit Wärmeübertrager, ohne Erdwärmetauscher ο Heizregister Beheizung durch ∗ Elektro-Heizstab ∗ indirekt durch Wasser ∗ direkt mit Gas beheizte Heizregister können derzeit nicht berechnet werden − Heizung Ausgangspunkt aller Berechnungen ist die Annahme durchgängigen Heizbetriebes • Übergabe ο Wasserheizung Gleichwertige Behandlung der energetischen Güte von Regeleinrichtungen für freie und integrierte Heizflächen; letzteren wird dabei unterstellt, dass der „Selbstregeleffekt“ die höhere Trägheit kompensiert (sehr große Fläche, d.h. schon kleine Änderungen der Übertemperatur haben eine vergleichsweise starke Wirkung auf die Wärmeabgabe). Regelabweichungen und die Trägheit des Wärmeübergabesystems verursachen zeitweise überhöhte Innentemperaturen, was als Wärmeverlust der Nutzenübergabe anzusehen ist [402]. Die Wärmeverluste vergrößern sich bei überwiegender Anordnung der Heizflächen im Innenwandbereich, da dann aus Behaglichkeitsgründen eine höhere Innentemperatur benötigt wird. Bei Existenz mehrerer Übergabekomponenten mit unterschiedlichen nutzflächenbezogenen Wärmeverlusten ist eine Wichtung entsprechend den Anteilen an der Deckung des JahresHeizwärmebedarfs vorzunehmen [402]. ∗ Freie Heizflächen ♦ überwiegende Anordnung im Außenwandbereich

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Ÿ Thermostatregelventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 oder 2 K oder Ÿ elektronische Regelungseinrichtung mit Optimierungsfunktion

♦ überwiegende Anordnung im Innenwandbereich ∗ Integrierte Heizflächen (z.B. Fußbodenheizung) ♦ Einzelraumregelung mit Zweipunktregler bei einer Schaltdifferenz von 0,5 oder 2 K oder ♦ elektronische Regelungseinrichtungen oder ♦ elektronische Regelungseinrichtung mit Optimierungsfunktion ♦ Der zusätzliche Wärmeverlust einer Fußbodenheizung durch die erhöhte Temperatur gegenüber Innenräumen kann im Rahmen des Heizperioden-Bilanzverfahrens nicht berücksichtigt werden. Es gibt bei der Beschreibung des Heizperioden-Bilanzverfahrens keinen Hinweis darauf, dass für diesen Fall das Monatsbilanzverfahren anzuwenden ist. Im Monatsbilanzverfahren ist jedoch der zusätzliche Wärmeverlust nach DIN V 4108-6, Abschnitt 5.6 und Abschnitt 6 sowie Anhang E zu berücksichtigen. • Elektroheizung Die größten Wärmeverluste der Nutzenübergabe weist die dezentrale Elektrospeicherheizung auf, da die erforderliche Ventilatorleistung an dieser Stelle zu berücksichtigen ist [404]. ο überwiegende Anordnung im Außenwandbereich ∗ Direktheizung oder ∗ Speicherheizung ο überwiegende Anordnung im Innenwandbereich Bei dezentraler Elektrospeicherheizung ist der Hilfsenergiebedarf generell null, da ggf. der Wärmeverlust bilanziert wird [402]. • Verteilung Zur Bilanzierung wird das Heiznetz in die Abschnitte horizontale Verteilung/Steigstränge/Anbindeleitungen unterteilt. Steig- und Anbindeleitungen sind stets innerhalb der thermischen Hülle, Vertei-

5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren

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lungsleitungen hingegen variabel angeordnet. Bei der Umgebungstemperatur ist innerhalb der thermischen Hülle von 20°C auszugehen, außerhalb von 13°C (Keller) bzw. 5°C (Dach). Der Standardwert des Wärmedurchgangskoeffizienten von Rohrleitungen außerhalb der thermischen Hülle ist kleiner als innerhalb, da innerhalb der thermischen Hülle geringere (Grenzbereich zwischen zwei Nutzern) bis keine (ein Nutzer und absperrbare Teilstrecke) Forderungen der EnEV an die Rohrwärmedämmung bestehen [402]. Verteilungs- und Steigleitungen sind durchgängig vom Heizmedium durchflossen, Anbindungen dagegen vom Nutzer absperrbar, der Korrekturfaktor 0,8 berücksichtigt die verminderte Rohrwärmeabgabe von Anbindungen infolge üblicher intermittierender Raumheizung. Die Anordnung der Steigstränge überwiegend im Außenwandbereich (Außenwandverteilung) führt zu einem größeren Standardwert für die Länge der horizontalen Verteilung als die Lage im Gebäudeinnern (Innenwandverteilung). Daraus ergeben sich vergleichsweise höhere Rohrwärmeverluste. Die Heizkreisauslegung (Nennvor- und -rücklauftemperatur, Heizflächentyp) bestimmt über das Heizperiodenmittel der Rohrnetztemperatur ϑHK, m = ½ · (ϑVL, m + ϑRL, m) entsprechend der Heizkennlinie bei Annahme einer durchschnittlichen Außenlufttemperatur der Heizperiode von 3,3°C, einer Norminnentemperatur von 20°C und Normaußentemperatur von -12°C. Die Differenz zwischen mittlerer Heizkreis- und Umgebungstemperatur bildet die Basis für die Berechnung der Verteilungswärmeverluste [402]. Die Wärmeabgabe von Rohrleitungen innerhalb der thermischen Hülle wird zu 85% (horizontale Verteilung, Steigleitungen) bzw. 90% (Anbindeleitungen) als für die Raumheizung nutzbar eingestuft. Der übrige Teil gilt als verloren, da die Wärmeabgabe unkontrolliert erfolgt. Bei Vorhandensein mehrerer Heizkreise mit abweichenden nutzflächenbezogenen Wärmeverlusten erfolgt die Kennzahlermittlung gewichtet nach den Nutzflächenanteilen der versorgten Bereiche [402]. ο horizontale Verteilebene außerhalb oder innerhalb der thermischen Hülle ο vertikale Verteilungsstränge innenliegend oder außenliegend (Außenwände) ο Auslegungstemperatur des Heizkreises ο geregelte oder ungeregelte Umwälzpumpe Der Hilfsenergiebedarf basiert auf der Nenn-Leistungsaufnahme der Umwälzpumpe, welche mit sinkender Spreizung der Heiz-

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kreissauslegung steigt. Die Pumpenlaufzeit ist für die Dauer der gesamten Heizperiode zu 24 h/d definiert, d.h. durchgängiger Heizbetrieb. Der anzurechnende Hilfsenergiebedarf kann ab einer Gebäudenutzfläche von AN = 50 m² durch den Einsatz geregelter Pumpen reduziert werden; Korrekturquotient fP = f (AN) = 1 . . . 1,4. • Speicherung Für den Fall, dass ein Pufferspeicher zum Einsatz kommen soll, erfolgt die Berechnung des damit verbundenen Wärmeverlustes und Hilfsenergiebedarfs analog zum Trinkwarmwasserspeicher. Bei Speicherung von Wärme für einen Heizkreis mit Auslegungstemperaturen von 35°C/28°C kann der Speicher-Wärmeverlust wegen Geringfügigkeit vernachlässigt werden [402]. ο falls Pufferspeicher eingeplant: Aufstellungsort innerhalb oder außerhalb der thermischen Hülle ο Reihenschaltung im Verteilnetz oder nicht • Erzeugung ο Art der Wärmeerzeugung ο Heizkessel: Aufstellung innerhalb oder außerhalb der thermischen Hülle

Bei bivalenter Wärmeerzeugung ergeben sich die Deckungsanteile von Grund- und Spitzenlast-Wärmeerzeuger in Abhängigkeit von Bivalenzpunkt (Außenlufttemperatur) und der Betriebsweise (alternativ oder parallel). Für gängige Kombinationen werden Bivalenzpunkte als Standardwerte in DIN V 4701-10 Tabelle 5.3 - 4 und 5 angegeben. Bei solarer Heizungsunterstützung nimmt der entsprechende Deckungsanteil bis zu 5% (Mehrfamilienhäuser) bzw. 10% (Einfamilienhäuser) an. Die Berechnung der Erzeugeraufwandszahlen der Heizkessel, die den verbleibenden Teil abdecken, kann davon unberührt bleiben bis zu einer solaren Deckungsrate von 20% [402]. Die Aufwandszahl und Hilfsenergie innerhalb der Heizperiode betrifft die Wärmeerzeugung. Bei Mehrkesselanlagen ist die Aufwandszahl und der Hilfsenergiebedarf des jeweils schlechtesten Wärmeerzeugers in Ansatz zu bringen. Die Aufwandszahl bestimmt sich in Abhängigkeit von Nenn-Wärmeleistung, Teillast-

5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren

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Wirkungsgrad (30%), Bereitschaftsverlust und Kesselbelastung. Wegen der Gleichbehandlung von Brennwert-Kesseln für Öl und Gas ist bei Einsatz des Energieträgers Öl eine rechnerische Erhöhung des Teillast-Wirkungsgrades um 5% vorgesehen. Bei Kesseln ohne Nennleistungs-Zuschlag für die Trinkwassererwärmung wird eine Kesselbelastung ϕH = 30% im Heizperiodenmittel zugrunde gelegt, andernfalls fällt sie niedriger aus; den Hintergrund dafür bildet die Annahme einer mittleren Außenlufttemperatur der Heizperiode von 3,3°C, hieraus für ϕH = 52% für (20°C - 3,3°C) / (20°C - (12°C)), abzüglich innerer und solarer Wärmelasten, da diese in der Kessel-Nennleistung nicht berücksichtigt sind, somit ϕH ≈ 30%, DIN V 4701-10, Kap. 5.3.4.2. Bei Aufstellung eines Wärmeerzeugers innerhalb der thermischen Hülle (Voraussetzungen: Gebäudenutzfläche < 500 m² und raumluftunabhängiger Betrieb) kommt der Bereitschaftsverlust anteilig der Raumheizung zugrunde; die Höhe des Anteils ist an den Bereitschaftsverlust gekoppelt, da eine erhöhte Wärmeabgabe meist mit Ablüften durch den Nutzer verbunden ist [402]. Der Hilfsenergiebedarf eines Heizkessels resultiert aus seiner elektrischen Leistungsaufnahme bei 30% Auslastung und dem Verhältnis von maximaler Heizleistung zu Kessel-Nennleistung, veranschlagt für die Dauer der gesamten Heizperiode, DIN V 4701-10 Gl. 5.3.4.2 - 9. Der flächenbezogene Stromaufwand für die Verteilung von Heizwärme, in DIN V 4701-10 leider als flächenbezogener Heizenergiebedarf bezeichnet, kann aus DIN V 4701-10 Tabelle C.3 - 2 c im Anhang C 3 in Abhängigkeit von der Spreizung und der Nutzfläche AN ermittelt werden. Wenn Kennwerte von konkreten Produkten vorliegen z.B. die Leistungsaufnahme einer Umwälzpumpe im Auslegungspunkt, dann können diese zur Berechnung des flächenbezogenen Aufwandes für die Verteilung nach folgender Gleichung verwendet werden (DIN V 4701-10 Abschnitt 5.3.2.1.2): PPumpe ⋅ t HP ⋅ z qH, d, HE = 1000 ⋅ f P ⋅ A N worin bedeuten: qH, d, HE spezifischer Hilfsenergiebedarf der Pumpe in kWh/(m²a) PPumpe Leistungsaufnahme der Pumpe im Auslegungspunkt in W

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

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tHP

Dauer der Heizperiode in d/a nach den Randbedingungen der DIN V 4701-10, 185 d/a Laufzeit der Pumpe je Tag in h/d nach den Randbedingungen der DIN V 4701-10

z fP = 1,4 -

20 AN

Korrekturfaktor für geregelte Pumpen und fP = 1 für ungeregelte Pumpen. Nutzfläche des Gebäudes in m²

AN Beispiel:

PPumpe AN tHP z fP qH, d, HE

= 269 W = 10 000 m² = 185 d/a = 24 h/d 20 = 1,398 = 1,4 10000 269 ⋅ 185 ⋅ 24 kWh/(m²a) = 1000 ⋅ 1,398 ⋅ 10000 = 0,085 kWh/(m²a)

Nach dem Tabellenverfahren wäre bei ∆ϑ = 20 K aus DIN V 470110 Tabelle C.3 - 2c qH, d, HE = 0,16 kWh/(m²a) Der Vergleich der Ergebnisse zeigt, dass in diesem Beispiel der Hilfsenergiebedarf für die Verteilung, berechnet nach dem detaillierten Verfahren mit Produktangaben ungefähr halb so hoch ist, wie der mit dem Tabellenverfahren ermittelte. Dies führt zu geringeren Anlagenaufwandszahlen und somit zu geringerem Primärenergiebedarf. Da der Nutzer einer geregelten Pumpe lediglich mit dem Korrekturfaktor fP berücksichtigt wird, findet die Regelstrategie eines Herstellers in DIN V 4701-10 keine Berücksichtigung.

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren − Allgemeines Bei der Ermittlung des Jahres-Heizwärmebedarfs Qh nach dem Monatsbilanzverfahren ist • die Dauer der Heizperiode tHP nach DIN V 4108-6 Gl. 27, • der Gradtagsfaktor fGt nach DIN V 4701-10 Gl. 4.2 - 27

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren

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zu ermitteln. Bei der Ermittlung von Qh nach dem vereinfachten Verfahren der EnEV betragen • die Dauer der Heizperiode tHP = 185 d • der Gradtagsfaktor FGt = 69,9 kWh/a − Trinkwarmwasser • Verteilung ο Gebäudezentrale Verteilung ∗ Länge aller Rohrabschnitte ∗ längenspezifische Wärmedurchgangskoeffizienten der Leitungsabschnitte in W/(mK) ∗ mittlere Leistungsaufnahme der Zirkulationspumpe in W falls vorhanden ο Dezentrale und wohnungszentrale Verteilung ∗ Länge aller Rohrabschnitte ∗ längenspezifischer Wärmedurchgangskoeffizient in W/(mK) Bei Vorhandensein einer Trinkwarmwasser-Zirkulationsleitung gibt DIN V 4701-10 die tägliche Laufzeit z der Umwälzpumpe in Abhängigkeit von der Gebäudenutzfläche AN in Gl. 5.1.2 - 3 an. Zur Kalkulation des Heizenergiebedarfs der Trinkwarmwasser-Verteilung ist die durchschnittliche elektrische Leistungsaufnahme der Zirkulationspumpe durch Rohrnetzplanung und Produktauswahl zu bestimmen oder der Standardwert aus DIN V 4701-10 Gl. 5.1.2 - 7 zu verwenden in Abhängigkeit von der Gebäudenutzfläche AN. Die Verteilungswärmeverluste sind auf Basis nutzflächenabhängiger Standardwerte für Rohrleitungslängen nach DIN V 4701-10 Tabelle 5.1 - 2 oder konkreter Daten einer Rohrnetzplanung zu ermitteln.

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Bild 5.15. Kennwerte der DIN V 4701-10. Trinkwarmwasser: Verteilung. Nach Kruppa. V Verteilung, S Stränge, SL Stockwerksleitung.

Tabelle 5.06. Kennwerte der DIN V 4701-10 Trinkwarmwasser: Verteilung. Nach Kruppa.

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren

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Bild 5.15 erläutert den Zusammenhang für die Ermittlung der Kennwerte nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5.1.2 betreffend Trinkwarmwassererwärmung, Verteilung. Tabelle 5.06 erläutert die flächenbezogenen Wärmeverluste qTW, d nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5.1.2.

• Speicherung ο Indirekt beheizter Speicher ∗ qB, S Bereitschafts-Wärmeverlust in kWh/d ∗ PPumpe Nennleistungsaufnahme der Pumpe in W, falls diese nicht fester Bestandteil eines Wärmeerzeugers ist ο Bivalenter Solarspeicher ∗ qB, S Bereitschafts-Wärmeverlust in kWh/d bezogen auf das Volumen. Der Bezug auf das Volumen Vs, aux gilt nur bis zu einer maximalen Speichergröße von 1000 Liter; für größere Anlagen vgl. DIN V 4701-10 Abschnitt 5.1.4.1.1 ο Elektrisch oder gasbeheizter Speicher ∗ qB, S Bereitschafts-Wärmeverlust in kWh/d Bei der Speicherung sind die Bereitschafts-Wärmeverluste als Standardwert oder konkrete Messwerte nach anerkannten Regeln der Technik bei vorgegebener Temperaturdifferenz zwischen Speicherwasser und Umgebung anzusetzen, vgl. DIN V 4701-10 Gl. 5.1.3 1. Der Standardwert des Bereitschaftswärmeverlustes entspricht ca. 80% der Mindestanforderungen nach DIN V 4701-10 Gl. 5.1.3 - 4, berechnet in Abhängigkeit vom Bereitschaftsvolumen, das wiederum eine Funktion der Nutzfläche ist. Die Kennwerte (Volumen und Wärmeverlust) gewählter Produkte namhafter Hersteller liegen unter den Standardwerten. Der Hilfsenergiebedarf bei Speicherung wird auf der Grundlage eines nutzflächenabhängigen Standardwertes oder nach bestimmten Produktkennwerten für die elektrische Leistungsaufnahme der Speicherladepumpe ermittelt, vgl. DIN V 4701-10 Gl. 5.1.3 - 7. Produktwerte sind deutlich größer als Standardwerte. Die Heizwärmegutschrift entspricht dem definierten Anteil (nach DIN V 4701-10 Gl. 5.1.3 - 2) des Wärmeverlustes während der Heizperiode, sofern der Speicher innerhalb der thermischen Hülle steht.

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

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• Erzeugung ο Deckungsanteile, falls Solaranlage geplant ∗ kleine oder große Anlage. Definition in DIN V 4701-10, Abschnitt 5.1.4.1.1 ∗ Neigung und Ausrichtung der Anlage: η0 Konversionsfaktor k1 = U1 Wärmedurchgangskoeffizient k2 = U2 Wärmedurchgangskoeffizient IAM (50°C) Einstrahlwinkelkorrekturfaktor c effektive Wärmekapazität Ac Kollektorfläche Lsol Länge der gesamten Rohrleitungen des Solarkreises außer bei großen Anlagen Die erforderlichen Kenngrößen zur Bestimmung der Erzeugeraufwandszahl für Trinkwassererwärmung sind in Form von nutzflächenabhängigen Standardwerten oder konkreten Messwerten bestimmter Produkte verwendbar, relative Größen sind ∗ ∗ ∗ ∗

die Nenn-Wärmeleistung Qn der Wirkungsgrad im Vollastbetrieb η100% der Bereitschaftsverlust qB 70 bei ϑK, m = 70°C die elektrische Leistungsaufnahme PHE bei Vollastbetrieb des Kessels nach DIN V 4701-10 Gl. 5.1.4 - 29. Erwartungsgemäß weisen die Produkte der Hersteller gegenüber den Standardwerten eine höhere energetische Effizienz aus – η100% größer, qB, 70 kleiner, PHE kleiner – was zur Verringerung der Erzeugeraufwandszahl führt. Die Herstellerangaben zur Nenn-Wärmeleistung fallen dagegen etwas höher aus, Folge dass der Belastungsgrad ϑTW etwas kleiner als bei der Rechnung mit Standardwerten ausfällt, was eine gegenteilige (erhöhende) Wirkung auf die Aufwandszahl hat. Insgesamt vermindert sich durch Produktkennwerte die Erzeugeraufwandszahl um etwa 7%, der Hilfsenergiebedarf des Kessels sogar um ca. 85% [402]. Die anzunehmende Kesseltemperatur ist in DIN V 4701-10 Kap. 5.1.4.2.1 festgelegt (Tagesmittelwert im Sommerbetrieb): ϑK, m = 70°C für Standard-Heizkessel

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren

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ϑK, m = 35°C . . . 55°C für die übrigen Kessel, ansteigend mit der Gebäudenutzfläche, da das spezifische Speichervolumen bis auf ein Mindestmaß sinkt, Gleichzeitigkeitseffekt Folge häufigere Ladevorgänge, Folge mittlere Kesseltemperatur steigt, vgl. DIN V 4701-10 Kap. 5.1.4.2.1. ο Aufwandszahlen und Hilfsenergie ∗ Kessel: η100% Wirkungsgrad des Kessels bei Nennleistung qB, 70 Bereitschaftsverlust des Kessels bei einer mittleren Kesseltemperatur von 70°C t100% Laufzeit des Kessels zur Trinkwassererwärmung bei Nenn-Wärmeleistung Qn Nenn-Wärmeleistung des Kessels PHE elektrische Leistungsaufnahme des Kessels ∗ Wärmepumpe: Umfangreiche produktspezifische Daten nach DIN V 4701-10 Abschnitte 5.1.4.2.2 - 3 und 5.3.4.2.3 ∗ Direkt beheizter Speicher (Gas): ηTW, g Erzeugerwirkungsgrad ∗ Solarer Speicher PP, sol Nennleistungsaufnahme der Solarpumpe tP, sol Betriebsdauer der Solarpumpe Der Jahresenergieertrag QTW, sol den eine solarthermische Anlage zur Trinkwassererwärmung liefern kann, ist hauptsächlich von Größe / Neigung / Ausrichtung des Kollektorfeldes, der Güte der Kollektoren, Größe des solaren Speichervolumens und der Rohrleitungslänge des Solarkreises abhängig. Zur Bestimmung des Jahresenergieeintrages enthält DIN V 4701-10 Tabelle 5.1-10 Angaben oder es sind projektspezifische Planungsdaten einzusetzen. Konkrete Planungsdaten führen nach [402] zu einem kleineren Ertrag, da zwar eine effizientere Technik und kürzere Rohrleitungen vorliegen, aus wirtschaftlichen Aspekten aber die Kollektorfläche und das Speichervolumen etwas kleiner dimensioniert werden können. Aufgrund des geringeren Jahresenergieertrages bei einer konkret geplanten Solaranlage ergibt sich meist im Vergleich zum Standardwert auch ein kleinerer solarer Deckungsanteil αTW, sol, z.B. 60% gegenüber 62%, vgl. DIN V 4701-10 Tabelle 5.1 - 11.

5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

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Zur Berechnung der Hilfsenergie für die solare Trinkwassererwärmung gelten Standardwerte oder Planungsangaben zur elektrischen Nenn-Leistungsaufnahme und jährlichen Laufzeit der Solarpumpe, z.B. führt der Ansatz von Standardwerten zum 1,5fachen Hilfsenergiebedarf bei detaillierter Planung [402]. − Lüftung • Verteilung ο Ui längenspezifischer Wärmedurchgangskoeffizient ο Li Länge aller Leitungsabschnitte eines jeweiligen Stranges ο Ventilator fester Bestandteil des Lüftungsgerätes ja oder nein (falls der Ventilator fester Bestandteil des Lüftungsgerätes ist wird dessen Hilfsenergiebedarf beim Lüftungsgerät selbst berücksichtigt, falls nicht muss zusätzlich die Nennleistungsaufnahme des Ventilators bekannt sein. • Erzeugung ο Wärmerückgewinnung durch Wärmeübertrager (Bilder 5.16 und 5.17): Pel, Vent volumenbezogene Leistungsaufnahme der Ventilatoren fz Korrekturfaktor bei intermittierendem Frostschutzbetrieb. Erdwärmetausch ja oder nein Regelung im Hilfsenergiebedarf der Ventilatoren inbegriffen ja oder nein elektrische Vorwärmung ja oder nein ο Abluftanlage ohne Wärmerückgewinnung (Bild 5.18): Pel, Vent volumenbezogene Leistungsaufnahme der Ventilatoren fz Korrekturfaktor bei intermittierendem Frostschutzbetrieb Regelung im Hilfsenergiebedarf der Ventilatoren inbegriffen ja oder nein

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren

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Bild 5.16. Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung über einen Kreuzstrom-Wärmetauscher [179].

Bild 5.17. Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung aus Abluft und Abgas [179].

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5 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen

Bild 5.18. Entlüftungssystem mit freier Ansaugung der Außenluft [179].

ο Abluft- / Zuluft-Wärmepumpe Pel, Vent volumenbezogene Leistungsaufnahme der Ventilatoren bezogen auf den 70%-Betriebsvolumenstrom Pel, WP volumenbezogene Leistungsaufnahme des Kompressors bezogen auf den 70%-Betriebsvolumenstrom εel elektrisches Wirkverhältnis von Wärmepumpe inklusive Wärmeübertrager und Ventilatoren nA von nA, Norm abweichender Anlagenluftwechsel ∗ falls mit Wärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung: εN (A3) Arbeitszahl bei A 3 εN (A 4) Arbeitszahl bei A 4 εN (A 10) Arbeitszahl bei A 10 ∗ falls ohne Wärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung: εN (A 20) Arbeitszahl bei Abluft 20°C, Zuluft 4°C und Betriebsvolumenstrom 70% ∗ falls der Hilfsenergiebedarf zum Antrieb der Ventilatoren, der Regelung und der Luftvorwärmung bereits bei der Lüftungsanlage berücksichtigt wurde, braucht dieser hier nicht mehr berechnet werden. Wenn die Luft über einen Erdwärmetauscher vorgewärmt wird, ist der erhöhte Hilfsenergiebedarf des Lüfters separat zu berücksichtigen.

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren

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• Heizregister ο ϑZuluft, max maximale Zulufttemperatur hinter dem Heizregister ο wasserbeheiztes Heizregister: Wärmeverluste der wasserführenden Rohrleitungen, eine eventuell vorhandene separate Umwälzpumpe und die Aufwandszahl des Wärmeerzeugers sind nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5.3 zu bestimmen. − Heizung • Übergabe Bezüglich der täglichen Betriebszeit der Raumheizung ist unabhängig von den bei der Heizwärmebedarfsbestimmung nach DIN V 4108-6 getroffenen Annahmen – mit/ohne Nachttemperaturabschaltung – von 24 Stunden auszugehen. Keine zusätzlichen Angaben erforderlich • Verteilung ο absperrbares / nicht absperrbares Heizungsrohr ο Heizungsrohr innerhalb oder außerhalb (im Dach oder im Keller) der thermischen Hülle. Durch Nutzen der Anlagenverluste in der Heizperiode für die Beheizung des Gebäudes sinken die eP-Werte bis zu 15%. ο Radiatoren (mit Auslegungstemperatur) oder Fußbodenheizung ο Länge des Rohrabschnitts ο längenspezifischer Wärmedurchgangskoeffizient der Rohrdämmung ο Umwälzpumpe fester Bestandteil des Wärmerzeugers oder nicht. ο Nennleistungsaufnahme der Umwälzpumpe Die zur Bestimmung der Verteilungsverluste benötigte mittlere Heizkreistemperatur ϑHK, m ist in DIN V 4701-10 Tabelle 5.-1 für einige gängige Heizsysteme und Auslegungstemperatur abgegeben, in den übrigen Fällen muss die mittlere Heizkreistemperatur auf Basis der Heizkennlinie bei definierten Parametern berechnet werden, vgl. DIN V 4701-10, Gl. 5-1 bis 5-5. Als Rohrleitungslängen sind nutzflächenabhängige Standardwerte nach DIN V 4701-10 Tab. 5.3-2 zu wählen oder Daten einer detaillierten Rohrnetzplanung einzusetzen. Die Standardwerte des Wär-

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medurchgangskoeffizienten nach DIN V 4701-10 Tab. 5.3-2 stimmen mit realen Verhältnissen gut überein [402], Grund: Forderungen der EnEV Anhang 5 Tabelle 1 an die Wärmedämmung von Rohrleitungen und Armaturen der Bereiche horizontale Verteilung und Steigestränge, Anbindeleitungen werden trotz eingeschränkter Forderungen meist ebenso gut gedämmt. DIN V 4701- 10 Tabelle 52 definiert den Anteil der Rohrwärmeabgabe, welcher als Verlust zu werten ist, Wärmeverlustfaktor für Komponenten fa. Der Teilbeheizungsfaktor fb nach DIN V 4701-10 Tabelle 5-2 sieht eine Reduzierung der Wärmeverluste von Anbindeleitungen – durch den Nutzer absperrbar – infolge eingeschränkter Beheizung vor. Die zur Bestimmung des Hilfsenergiebedarfs der Wärmeverteilung benötigte Nennleistungsaufnahme der Umwälzpumpe kann als Standardwert pauschal angenommen werden (DIN V 4701-10 Tabelle 5.3-3) oder ist konkreter Planungsunterlagen zu entnehmen; ein Unterschied ist kaum feststellbar [402]. Der nutzflächenabhängige Korrekturfaktor fP berücksichtigt eine durchschnittliche geringere Leistungsaufnahme geregelter Pumpen, vgl. DIN V 4701-10 Gl. 5.3.2-4. • Speicherung ο qB, S Bereitschafts-Wärmeverlust des Pufferspeichers ο bei Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle, im Dach oder im Keller ο falls separate Umwälzpumpe erforderlich: Nennleistungsaufnahme der Pumpe Ist ein Heizkreis-Pufferspeicher vorgesehen, werden Bereitschafts-Wärmeverlust und Hilfsenergiebedarf nach dem gleichen Prinzip wie für einen Trinkwarmwasser-Speicher berechnet. Entweder Verwenden von Standardwerten oder projektspezifische Daten der Anlagenplanung für die benötigten Größen: Speicher-Nenninhalt V, Bereitschafts-Wärmeverlust qB, S (Messung nach DIN 4753-8 bei Temperaturdifferenz 45 K zwischen Speicherwasser und Umgebung), elektrische Nenn-Leistungsaufnahme der Ladepumpe PPumpe nach DIN V 4701-10 Gl. 5.1.3-3 und Gl. 5.1.3-7. Den als Verlust zu wertenden Teil der Wärmeabgabe des Speichers definiert DIN V 4701-10 Tabelle 5-2 als Wärmeverlustfaktor fa. Die Betriebsdauer der Ladepumpe ist zu 24 h/d festgelegt und zwar für die

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren

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gesamte Heizperiode; bei gleichzeitigem Betrieb der Pumpe mit dem Wärmerzeuger reduziert sie sich auf ein Drittel [402]. • Erzeugung ο ein Erzeuger oder ο mehrere Erzeuger ∗ solare Unterstützung ∗ Mehrkesselanlage ∗ bivalente Anlage, ϑbiv Bivalenzpunkt oder Qg Nennleistung des Wärmeerzeugers zur Deckung der Grundlast • Heizkessel: Qh Nennwärmeleistung des Kessels qB, 70 Bereitschaftswärmeverlust des Kessels bei einer mittleren Kesseltemperatur von 70°C η30% Wirkungsgrad des Kessels bei 30% Teillast ϑ30% nur bei Brennwertgeräten: Mittlere Rücklauftemperatur bei der Messung des 30% Teillastwirkungsgrades PHE elektrische Leistungsaufnahme des Kessels Die erforderlichen Kenngrößen zur Bestimmung der Erzeugeraufwandszahl für Heizung sind in Form von nutzflächenabhängigen Standardwerten oder konkreten Messwerten bestimmter Produkte (Messung nach anerkannten Regeln der Technik) anzusetzen, relevante Größen nach DIN V 4701-10 Gl. 5.1.4-19 für die NennWärmeleistung Qn, Bereitschaftsverlust qB, 70 (bei ϑK, m = 70°C), Wirkungsgrad im 30%-Teillastbetrieb η30% sowie elektrische Leistungsaufnahme PHE im 30%-Teillastbereich, da als elektrische Leistungsaufnahme des Kessels der Messwert bei 30% Teillastbetrieb gilt [402]. Zur Bestimmung der Kesselbelastung (Belastungsgrad) ϕH der Heizperiode ist die maximal erforderliche Leistung zur Gebäudebeheizung als nutzflächenabhängiger Standardwert anzunehmen (DIN V 4701-10 Gl. 5.3.4.2-7) oder der Norm-Wärmebedarf ist exakt nach DIN 4701-1 und 2 zu berechnen. DIN V 4701-10 Kap. 5.1.4.2.1 definiert die für die Berechnung der Bereitschaftsverluste entscheidende mittlere Kesseltemperatur der Heizperiode ϑK, m wie folgt:

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ϑK, m = 70°C konstant für Standard-Heizkessel ϑK, m = ϑHK, m mittlere Heizkreistemperatur für Niedertemperatur-Heizkessel ϑK, m = ϑRL, m mittlere Rücklauftemperatur für BrennwertKessel. Bei Aufstellung des Wärmeerzeugers innerhalb der thermischen Hülle ist eine Erhöhung des Kesselwirkungsgrades gegenüber dem 30%-Teillastwirkungsgrad um einen vorgegebenen Anteil (1 - fc) der Bereitschaftsverluste nach DIN V 4701-10 Tabelle 5-2, dividiert durch den Belastungsgrad ϕH des Kessels vorgesehen. Bei Brennwert-Kesseln erfolgt zusätzlich eine Anpassung des Kesselwirkungsgrades an die mittlere Rücklauftemperatur des Heizkreises, wobei eine Rücklauftemperatur oberhalb der Prüftemperatur von 30°C zu einer Wirkungsgradverschlechterung führt. Die Produkte der Hersteller weisen gegenüber den Standardwerten eine höhere energetische Effizienz auf. Mit den im Verfahren eingeführten Aufwandszahlen eP (Aufwand / Nutzen) ist keinem geholfen. Wie soll man z.B. erklären, dass ein Brennwertkessel in einem schlecht gedämmten Gebäude eine gute Aufwandszahl von eP = 1,05 und ein besserer Kessel in einem super gedämmten Niedrigenergiehaus trotz niedriger absoluter Verluste einen schlechteren Wert von eP = 1,15 aufweist? Erschreckend kommt hinzu, dass bisher ernst zu nehmende Vertreter der Branche fordern, die bereits bezogene primärenergetische Anlagenaufwandszahl eP noch einmal auf eine relative Aufwandszahl für eine Standardanlage zu beziehen; und diese „Relation der Relation“ sollte dann möglichst kleiner als eins sein. Die Aufwandszahlen eP der Heizkessel sind besser als die Norm. In den Tabellen C1 bis C4b werden in DIN V 4701-10 Aufwandszahlen der Erzeugung für Heizkessel bzw. Trinkwassererwärmung genannt, die von den Produkten des Bundesverbandes der Deutschen Heizungsindustrie e.V. (BDH), besonders den Brennwertgeräten, regelmäßig übertroffen werden. Deren Produkte weisen gegenüber den Pauschalwerten der DIN V 4701-10 die in Tabelle 5.07 aufgeführten typischen Werte auf, wie ein Informationsblatt Nr. 15 des BDH berichtet. Die genannten Werte in Tabelle 5.07 basieren auf von unabhängigen Prüfinstituten durchgeführten Typenprüfungen entsprechend der EWG-Wirkungsgradrichtlinie 92/42. Sie sind vorgesehen für die Berechnung des Jahresprimärenergiebedarfs für Neubauten entsprechend den Anforderungen der EnEV. Es ist natür-

5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren

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lich sicherzustellen, dass die installierte Technik die höheren ePWerte erfüllt, z.B. durch entsprechende Erklärungen des Herstellers. Wärmeerzeuger der Hersteller nach dem BDH-Informationsblatt gibt es in 3 Qualitätsstufen: (1.) Standardwerte aus DIN V 4701-10 Anhang C: Sie repräsentieren die energetische Qualität der Geräte am unteren Marktniveau und sollten daher nur für eine Abschätzung verwendet werden. (2.) Gehobene Standardwerte der Hersteller, die dem BDH angeschlossen sind: Sie repräsentieren die energetische Qualität der Geräte am oberen Marktniveau und sollten dann verwendet werden, wenn keine herstellerspezifischen Angaben vorliegen. (3.) Herstellerangaben: Sie führen im Allgemeinen zu den effizientesten Aufwandszahlen. Die Handhabung der Aufwandszahlen und der Vergleich von Produkten sind nicht so einfach, wie wir es vom Normungsgrad her kennen. Sie hängen von zusätzlichen Parametern ab wie die beheizte Nutzfläche, die Aufstellung und Betriebsweise (raumluftabhängig bzw. raumluftunabhängig) sowie bei Brennwertkesseln noch von den Heizkreistemperaturen. Allerdings sind die ausführlich gerechneten Werte für Brennwertgeräte leider nicht immer besser als die Pauschalwerte. Wärmepumpen entsprechen zum großen Teil den Pauschalwerten der DIN V 470110 (Standardwerte) noch nicht. Auch bei Solaranlagen sind die Tabellenwerte bezüglich der Aufstellungswerte „sehr optimistisch“.

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Tabelle 5.07.

Aufwandszahlen für Heizkessel nach BDH Informationsblatt 15 BDH, Köln.

Es gibt allerdings Folgendes zu beachten: Werden bei der Berechnung der Anlagenaufwandszahl herstellerspezifische Produktkennwerte verwendet, so ist dies im Energiebedarfsausweis anzugeben.

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Die Berechnung ist mit entsprechenden Unterlagen zur Herkunft der Kennwerte – z.B. einer Konformitätserklärung des Herstellers – abzusichern, um sie später nachvollziehen zu können. • Wärmepumpe ο diverse Kennwerte der Wärmepumpe nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5.3.4.2.3 abhängig vom Typ ο PPumpe elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe falls vorhanden.

5.13 Der umfassendere Ansatz zur DIN V 4701-10 Mit der DIN V 4701-10 wird vielfach die Richtlinie VDI 2067 verglichen. Die einzelnen Blätter setzen sich mit der energetischen Bewertung von Anlagen und Gebäuden auseinander. Für die Unterscheidung in Energiebedarf und Energieaufwand stellt das Rechenverfahren den unterschiedlichen Energiebedarf verschiedener Anlagenvarianten und Teilsysteme transparent dar. Beide Regelwerke sind nicht gleich in der Aussage, besonders nicht in der Zielsetzung. DIN V 4701-10 hat dieselben Begriffe wie die VDI 2067 übernommen. DIN V 4701-10 ist die Grundlage für ein Genehmigungsverfahren, mehr nicht, insofern ist sie auch zu umfangreich und zu kompliziert. Die VDI 2067 ist dagegen wesentlich ambitionierter. Es werden ganz allgemein Grundlagen und Methoden für ein Berechnungsverfahren angegeben, und dies nicht nur für Heizung und Trinkwassererwärmung, sondern auch für die Raumlufttechnik. Die VDI 2067 legt die Grundlage für die Bewertung des gesamten Fachgebietes der Gebäudetechnik. Und dies nicht nur in energetischer Sicht, man kann die Bedarfs- und Anhaltswerte auch verwenden, um Umweltbelastungen zu ermitteln, zur Klärung, ob bestimmte Anlagenkomponenten für ein Konzept richtig sind oder nicht. Man kann aus diesem Verfahren Schlussfolgerungen nicht nur für ganze Anlagen, sondern auch für die Entwicklung von Komponenten und Details ziehen. So wurde das Entwicklungspotential gerade in der Regelungstechnik, im Wärmeerzeugungs- und Verteilprozess anhand der VDI 2067 schon mehrfach aufgezeigt. Zu einer Bewertung gehört auch eine Wirtschaftlichkeitsberechnung. Hier unterscheidet sich die VDI 2067 ganz massiv von der DIN V 4701-10. Deshalb blieb es auch bei der Namensgebung der Richtlinie VDI 2067 „Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen“.

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Im Grundsatz will die VDI-Richtlinie die Grundlage bieten, Unterschiede zwischen Anlagensystemen herauszuarbeiten. das Verfahren ist so angelegt, dass am Schluss deutliche Unterschiede zwischen Alternativen aufgezeigt werden, so dass man auch Schlussfolgerungen ziehen kann. Die Unterschiede zeigen zudem über die Aufwandszahlen auch innere Zusammenhänge zwischen Erzeugung, Verteilung, Übergabe usw. auf. Auf die Abhängigkeit vom davor liegenden Teilsystem wird in der DIN V 4701-10 nicht aufmerksam gemacht. Ein Kessel, der noch so fantastisch ist, kann eben nach VDI 2067 bei geringer Belastung nur zu Aufwandszahlen von z.B. 1,3 kommen, wenn die Anlage nicht richtig konzipiert wurde oder weil man bestimmte Ziele verfolgt. Will z.B. ein Nutzer sein Haus sehr schnell aufheizen, so existiert mit der VDI 2067 ein Werkzeug, ihm aufzuzeigen, dass er damit Aufwand in Form eines großen Wärmeerzeugers und große Heizkörperflächen provoziert. Wenn die aus der DIN 4701-10 abzuleitenden Aufwandszahlen im Bereich von eP = 1,04 liegen, was soll dann bis eP = 1,0 verbessert werden? Dies hat keine wesentlich praktische Bedeutung, würde aber überproportional in die Kosten sowie die zu bewältigenden technischen Probleme eingehen. Die derzeit gültige Richtlinie VDI 3808 zur Bewertung von Gebäuden und heiztechnischer Anlagen mit Warmwasser als Wärmeträger für den Gebäudebestand ist für diesen Anwendungsfall nach wie vor anwendbar. Dieser Richtlinie liegt jedoch nicht die Betrachtung in Richtung der Bedarfsentwicklung zugrunde. Daher sind die Kennzahlen immer noch Nutzungsgrade. Die neue VDI 2067 lässt erkennen, dass der ganzheitliche Ansatz und die Systembetrachtung zu einer vollständigen energetischen Beurteilung führen. Damit wird die VDI 3808 in diesem Bereich abzulösen sein. Mit den zu erwartenden Ergebnissen an DIN V 4701-12 werden Kennwerte auch in DIN V 4701-10 zu korrigieren sein. Sofern die notwendige Kopplung der Prozessbereiche auch in DIN V 4701-10 Eingang findet, werden sich die Kennwerte bei gleichen Randbedingungen annähern müssen. DIN V 4701-10 sollte dann das Verfahren für das öffentlich rechtliche Genehmigungsverfahren sein, VDI 2067 das ingenieurmäßige Verfahren zur energetischen Bewertung bei beliebigen Randbedingungen. Für die Anwendung der EnEV in der praktischen Umsetzung fehlt heute noch ein einfaches Verfahren, das im Genehmigungsverfahren nur die max. zulässige Aufwandszahl bestimmt und dann den fachtechnisch kompetenten Anlagenplanern und Anlagenerstellern die Möglichkeit lässt, Anlagentechnik so zu planen und zu bauen, dass keine Innovation durch Standardisierung verhindert wird.

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Ohne frühzeitige Einbindung der TGA steht zu erwarten, dass die Anlagentechnik und deren Leistungsmerkmale vom Architekten unverrückbar vorgegeben werden und die ausführenden Firmen praktisch keine Möglichkeiten mehr haben, alternative Konzepte zur Geltung zu bringen. Faktisch würde dies auf eine Bevorzugung der Bauhülle zu Lasten der TGA hinauslaufen. Die Anlagentechnik wäre damit im Rahmen der EnEV nur zweiter Sieger. Dies wäre nicht nur für die Anlagentechnik insgesamt, sondern auch für die integrale Planung und Ausführung sehr zu bedauern. Um den Grundgedanken der EnEV – Möglichkeiten der wechselseitigen Kompensierung von Wärmedämmung und Anlagentechnik – zur Geltung zu bringen, ist eine gleichrangige Behandlung von Bauhülle und TGA erforderlich.

5.14 Verrechnung von Anlagentechnik und Bauphysik Beispielhaft soll aufgezeigt werden, wie eine Verrechnung von Anlagentechnik nach DIN V 4701-10 und Bauphysik nach DIN V 4108-6 in Verbindung mit der Energieeinsparverordnung aussehen kann. Die Zusammenhänge werden in Diagrammen erläutert. Gegeben ist ein Einfamilienwohnhaus mit einer Nutzfläche von 195 m² und einem Gebäudegeometrieverhältnis A/Ve = 0,75. Nach der EnEV Anlage 1 Tabelle 1 darf bei einer dezentralen Warmwasserbereitung der Primärenergiebedarf etwa Q’’P = 121 kWh/(m²a) aufweisen. Für eine elektrische Speicherheizung inklusive einem elektrischen Durchlauferhitzer (E-DLE) und Fensterlüftung geben die Tabellen in DIN V 4701-10 für diesen Fall eine Aufwandszahl eP = 2,6 an. Somit qn = QP / eP = 120 kWh/(m²a) / 2,6 = 46 kWh/(m²a). Das Gebäude müsste also im Fall der vorgegebenen Anlagentechnik so gedämmt sein, dass der JahresHeizwärmebedarf nach DIN V 4108-6 qn = 40 kWh/(m²a) beträgt. In Bild 5.19 ist dieser Zusammenhang für das genannte Gebäude dargestellt, im Diagramm oberster Balken.

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Bild 5.19. Verrechnung von Anlagentechnik und Bauphysik bei einem Beispielgebäude nach R.-P. Strauß.

Wird nun angenommen eine höchste Stufe der Anlagentechnik, eine Solarwasserwärmepumpe S/W-WP mit einer Spreizung von 35°C/28°C und kombiniert mit einer Solaranlage und Wärmerückgewinnung (im Diagramm des Bildes 5.19 der unterste Balken), dann reduziert sich die Aufwandszahl auf eP = 0,7, d.h., diese Installation wäre in der Lage, bis 170 kWh/(m²a) Jahres-Heizwärmebedarf abzudecken. Entsprechend geringer würde der Wärmeschutz ausfallen. Allerdings berücksichtigt die Energieeinsparverordnung einen spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust HT = 0,585 W/(m²K) nach EnEV Anhang 1 Tabelle 1 für das gegebene A/Ve-Verhältnis. Die Gebäudedämmung muss diesen Wert sicherstellen. In Bild 5.19 sind 16 verschiedene Standardfälle eingetragen worden nach Berechnungen von R.-P. Strauß, Hochschule Bremen, so z.B. für einen Gasbrennwertkessel 35°C/28°C mit zentralem Speicher und Fensterlüftung (BW-Gas 35/28 Speicher Fenst). Hier beträgt die Aufwandszahl eP = 1,35, was einem zulässigen Jahres-Heizwärmebedarf qh = 75 kWh/(m²a) entspricht. In Bild 5.20 sind beispielhaft für die drei genannten Anlagenkonfigurationen die Jahreskosten in Euro/a angegeben. Sie verhalten sich bei den beiden ersten Systemen zur letztgenannten wie etwa 2 : 1.

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Bild 5.20. Jahreskosten für das Beispielgebäude, Verteilung und Geräte innerhalb der thermischen Hülle, nach R.-P. Strauß, Bremen.

Bei der Betrachtung aller untersuchten Kriterien kann man folgendes feststellen: − Den Elektro-Heizsystemen mit den günstigen Gesamtjahreskosten stehen mit Abstand der höchste Primärenergiebedarf bzw. die höchsten CO2-Emissionen gegenüber. − Die energetisch günstigen Systeme Gas-Zentralheizung und mechanische Lüftungsanlagen haben hohe Investitions- und damit auch Jahreskosten. − Das System Gas-Zentralheizung und mechanische Entlüftungsanlage mit Wärmepumpe hat den besten Primärenergiebedarf bei Investitionsund Jahreskosten, die im Bereich einer Öl-Zentralheizungsanlage liegen. − Die derzeit gebräuchlichen monovalenten Zentralheizungsanlagensysteme mit Gas oder Öl befinden sich bei Investitions-, Betriebs- und Gesamtjahreskosten sowie Energiebedarf, Primärenergiebedarf und CO2Emissionen im Mittelfeld.

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Bei den Luftheizungssystemen ergibt sich ein differenziertes Bild im Primärenergiebedarf und den Jahresgesamtkosten. Dies ergibt sich aus − − − −

der Art der Beheizung des Lüftungsgerätes (direkt / indirekt befeuert), der Regelbarkeit des Systems (Zonen-/Einzelraumregelung) dem Verteilungsaufwand des Lüftungssystems und der Art der Wärmeerzeugung bei der Warmwasserversorgung [222].

Das Prinzip der Kompensation der Kosten von Anlagentechnik und Gebäudedämmung funktioniert gut bis zur Brennwerttechnik. Die Aufstellung des Wärmeerzeugers und die Verlegung der Verteilleitungen in die thermische Hülle sind die ökonomisch sinnvollste Maßnahme. Die Anlagenaufwandszahl eP sollte ausschließlich bei Verwenden von ProduktKennwerten berechnet werden. Geringe Anlagenaufwandszahlen eP erhöhen den gestalterischen Spielraum des Architekten. Standardkessel, Elektro-Speicherheizung und Elektro-Direktheizung sind nur mit einer Lüftungsanlage wirtschaftlich zu betreiben. Die energetische Qualität aller Produkte eines Gebäudes kann anhand von Produkt-Kennwerten verglichen werden. Thermische Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung entlasten den baulichen Wärmeschutz mit etwa (10 bis 15) kWh/(m²a) Primärenergie erheblich. Dadurch lassen sich besonders wirtschaftliche Dämm-Maßnamen in der Gebäudehülle umsetzen. Wird z.B. bei der Dämmung der Außenwände die Heizlast nicht nur reduziert, sondern auch in ihrem Teillastverhalten massiv verändert, steigen dadurch die Anforderungen der Anlagentechnik diesem, folgen sich schnell ändernde Heizlastverläufe. Alte Heizsysteme mit viel Wasserinhalt und langsamen Regeleinrichtungen sind hier schlechter zu bewerten, als neue Heizsysteme mit wenig Wasserinhalt und flinken Regeleinrichtungen. Bei den Sanierungsvorgaben für die Wärmedämmung wird nicht darauf hingewiesen, dass die Dämm-Maßnahmen auch Einfluss auf die Effizienz der Anlagentechnik haben, wodurch je nach Anlagentechnik deutlich unterschiedliche Energieeinsparwirkungen erzielbar sind [393]. Die Verwendung produktspezifischer Werte gegenüber Norm-Kennwerten senkt den rechnerischen Primärenergiebedarf eines durchschnittlichen Einfamilienhauses um bis zu 10 kWh/(m²a). Im Vergleich zu den aktuellen Werten für die Aufwandszahl eP des BDH für Brennwertgeräte stellt sich eine Verbesserung von (1 bis 3) kWh/(m²a) ein. Planerische Maßnahmen wie die Wahl des richtigen Aufstellungsortes des Wärmerzeugers innerhalb der thermischen Hülle, verzicht auf Zirkulationsleitungen, Einbau einer Solaranlage usw. haben ebenfalls große Aus-

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wirkungen: Für ein vergleichbares Einfamilienwohnhaus sinkt der Primärenergiebedarf bei solar unterstützter Trinkwassererwärmung um (15 bis 20) kWh/(m²a), der Verzicht auf eine Zirkulation schlägt mit einem Minus von (4 bis 6) kWh/(m²a) zu Buche. Außerdem sichert eine energiebewusste Planung langfristig die energetische Effizienz eines Gebäudes. Sie sollte deshalb Priorität genießen und keinesfalls in Vergessenheit geraten.

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Die prinzipielle Vorgehensweise beim Energieeinsparungsnachweis wird im folgenden Abschnitt nach einem Vorschlag von Dipl.-Ing. Winfried Henneke (TU Kaiserslautern) zusammenfassend für den Jahresheizwärmebedarf nach DIN V 4108-6 sowie für den Primärenergiebedarf nach DIN V 4701-10 erläutert. Alle einzelnen Berechnungsschritte werden mit den Gleichungen dargestellt und kommentiert [452]. Diese Erläuterung soll dem Anwender einen Überblick bieten für die Nachweisführung für neu zu errichtende Gebäude nach der „Verordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung – EnEV) und DIN V 4108-6 Anhang D (bezogen auf den öffentlich-rechtlichen Nachweis). Die Übersicht ist schematisch abgefasst und verdeutlicht, wann Entscheidungen zu treffen sind. Vor Beginn der Nachweisführung ist das Gebäude einschließlich der notwendigen Installationen vorzustellen. Dem schließt sich die Bewertung des baulichen Wärmeschutzes an und zwar durch die beiden zulässigen Verfahren. Prinzipiell wird bei der Darstellung alternativer Verfahren mit dem einfacheren begonnen und dem komplizierten fortgesetzt, wobei die Erläuterungen aufeinander aufbauen. D.h. wiederkehrende Zusammenhänge werden beim erstmaligen Auftreten erörtert und spätere Ausführungen weitestgehend vorrausgesetzt. Dadurch sollen die Beschreibungen in einem möglichst überschaubaren Rahmen bleiben. Es folgt ein Vergleich der Ergebnisse der alternativen Verfahren zur Gebäudebewertung miteinander und die Gegenüberstellung zu den Forderungen der EnEV. Nach dem gleichen Prinzip, das bei der bauseitigen Bilanzierung zum Einsatz kommt, werden nun die drei alternativen Verfahren zur Analyse der Anlagentechnik vorgestellt. Es schließt sich wiederum eine vergleichende Betrachtung der Resultate der drei untereinander und mit den Anforderungen der EnEV an. Alle Hinweise in den Flussdiagrammen für die alternierende Berechnung auf Tabellen, Anhänge oder Kapitel beziehen sich auf DIN V 4108-6 und auf DIN V 4701-10.

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Rechenprogramme nach der EnEV Die gesetzlichen Vorgaben in der EnEV werden durch Normen konkretisiert, die dem Planer als notwendige Grundlage dienen. Dieser wiederum setzt verschiedene technische Mittel ein, um möglichst rasch und effizient zu Ergebnissen zu kommen. Rechenprogramme, die die Verfahren der entsprechenden Normen abbilden, sind ein solches Hilfsmittel. Mit ihrer Hilfe werden die Gebäude – und Anlagenwerte verknüpft, bis am Ende ein Energiebedarfsausweis erstellt wird, aus dem die energetische Effizienz eines Gebäudes hervorgeht. Das Rechenverfahren nach DIN V 4701-10 lässt zu, dass marktgängige Planungssoftware und genormte Standardwerte für den energetischen Aufwand zur Ermittlung der Anlagen-Aufwandszahl herangezogen werden können. Diese Standardwerte orientieren sich hinsichtlich der energetischen Qualität der Wärmeerzeuger am unteren Durchschnitt des Marktniveaus, und die verschiedenen Produkte einer Planungssoftware kommen nicht immer zum gleichen Rechenergebnis. Wichtig ist für die Planer, dass nicht unterschiedliche SoftwareLösungen zur Umsetzung der EnEV am Markt angeboten werden, sondern dass die Planer – und zwar einheitlich die Bau- und die Heizungsbranche – ein EnEV Software-Paket zur Verfügung stellt, dass bei Eingabe gleicher Rahmenbedingungen stets zum gleichen Ergebnis bei der energetischen Beurteilung eines Gebäudes oder einer Anlage führt. Soll die EnEV glaubwürdig und wirkungsvoll im Markt sein, ist nichts wichtiger als eine einheitliche Umsetzung mit der Vorgabe, dass bei Berücksichtigung analoger Gebäude – und Anlagenparameter die zur Verfügung gestellte Software stets das gleiche Ergebnis ausweist. Nicht der Wettbewerb unterschiedlicher Software-Angebote steht im Mittelpunkt, sondern die Bereitstellung einer einvernehmlich abgestimmten und zertifizierten Software ist das Ziel, um die EnEV nicht durch unterschiedliche Auslegungen und nicht vergleichbare Ergebnisse in Misskredit zu bringen. Rechnergestützte Verfahren können das Berechnungsverfahren zur Ermittlung der Heizlast und des Jahres-Heizwärmebedarfs dem Fachmann die Arbeit erleichtern. Allerdings ist das umfangreiche Fachwissen auch zukünftig durch nichts zu ersetzen. Das setzt eine einheitliche Mathematik in den Rechenprogrammen voraus. Über 30 Berechnungsprogramme sind z. Zt. verfügbar, liefern aber unterschiedliche Ergebnisse! Schäden, die durch mangelhafte Software angerichtet werden, gehen in die Milliarden, wie vom amerikanischen National Institute of Standards and Technologie beziffert wird. Die grundsätzliche Annahme, dass in fast

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jeder Software mehr oder weniger viele und schwerwiegende Fehler stecken, dürfte unstrittig sein. Prüfverfahren sind allerdings schon seit vielen Jahren Stand der Technik, DIN ISO/IEC 12 119 enthält detaillierte Angaben für die Prüfung von Software. Die Funktionalität wird anhand sorgfältig ausgewählter Stichproben überprüft. Geprüfte / Zertifizierte Software muss für ausgewählte Testfälle unter den gleichen Randbedingungen zu denselben akzeptablen Ergebnissen (innerhalb gewisser Toleranzgrenzen) führen. Im Rahmen einer Zertifizierung findet keine Normungsarbeit statt. Bei allen anstehenden Fragen geht die EnEV bei Auslegungsproblemen nach den Normen vor. Damit soll ein Rechenprogramm für die unterschiedlichen Aufgaben − DIN V 4108-6 alleine abbilden − DIN V 4701-10 alleine abbilden − und aus dem Zusammenwirken der beiden Normen und der EnEV die ganzheitliche Bewertung eines Gebäudes ermöglichen. Nach der EnEV muss eine beliebige Kombination der Rechenverfahren möglich sein. Um die beliebige Kombination der Rechenverfahren zu ermöglichen, wird die Heizperiode auf 185 Tage festgelegt. Der Energiebedarfsausweis muss nach der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zur EnEV (AVV) gestaltet sein. Somit kann also die Kette von den Eingangsdaten über die verwendeten Rechenprogramme bis zum fertigen Energiebedarfsausweis transparent gemacht werden und dem Nutzer, dem Bauherren, dem Eigentümer bzw. Mieter Sicherheit gegeben werden. Die BHKS führte daraufhin einen Test von 18 am Markt in Form von Demoprogrammen verfügbarer EnEV-Software durch [455]. Die Ergebnisse „waren teilweise niederschmetternd“. Für den Anwender war oft nicht erkennbar, was das entsprechende Produkt leistet oder welche Systemvoraussetzungen z.B. der eingesetzte Rechner erfüllen muss. Teilweise waren Handbücher nicht vorhanden oder aber die Beschreibungen in denselben so unzureichend, dass keinerlei Hilfe oder Beschreibung für den Anwender bei wichtigen Arbeitsschritten gegeben war. Die Ergebnisse: So wichen die ermittelten Werte für Qh um ± 17%, die für H’T um ± 9,5%, des QP-Wertes bis zu 17% und die Werte für eP immerhin um ± 7% von einem Referenzwert ab. Selbst bei der Frage, ob denn das Beispielgebäude in Kombination mit der gewählten Anlagentechnik die EnEV-Anforderungen einhalte oder nicht, waren sich die Programme uneins. Die einen ergaben ja, die anderen nein. Es verstärkte sich, aufgrund teilweise sichtbarer, gravierender Fehler in hinterlegten Daten-

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6 Jahresheizwärmebedarfs- und Primärenergiebedarfsübersichten

banken, der Verdacht, dass einige der Demoprogramme mit der „heißen Nadel“ gestrickt waren und keinerlei Wert auf Rechengenauigkeit legten. Viele Softwarehersteller haben nach dem Demoversionstest ihre Programme stark überarbeitet. In einem weiteren Testverfahren [455] lagen alle 20 getesteten Programme mit der Rechengenauigkeit innerhalb der Toleranzgrenze ± 3%. Es gab keine wirklich schlechte Software. Einige Ein-Arbeitsstunden kommen auf den Planern zu, der sich an ein neues Programm wagt. Es gibt EnEV-Programme – genau genommen handelt es sich um ein Instrument für die energetische Planung – für Architekten, solche für Gebäudetechnikplaner und welche für Energieberater. Dabei neigen Programme für die Anlagenberechnung eher dazu, auch die architektonischen Belange abzudecken als umgekehrt. Es ist daher jedem Interessenten anzuraten, sich vorab darüber klar zu werden, was schwerpunktmäßig abgedeckt werden soll und welche Voraussetzungen vorliegen. Die Anbindung an CAD-Programme bieten bislang nur wenige. Die Lizenzgebühren für die Programme betragen ca. 100 EUR bis 1000 EUR. Um Planern und Ausführenden eine Branchen übergreifende, ergebnisneutrale Software für eine energetische Planung von Neubauten und im Bestand bereitstellen zu können, wurde die Energiepass-Initiative Deutschland (EID) gegründet. Sie besteht aus der Arbeitsgemeinschaft Glas am Bau, dem Gesamtverband Dämmstoffindustrie und der Vereinigung der Deutschen Zentralheizungswirtschaft und deckt damit große Bereiche der am Baugeschehen Beteiligten ab. Mit der Erstellung der Software wurden die an der entsprechenden Normung aktiv Beteiligten beauftragt. Die Vermarktung erfolgt über die gemeinnützige Einrichtung Zentrum für Umweltbewusstes Bauen (ZUB) in Kassel. Ein Ziel ist es, ein „Kalibrierungsprogramm“ zu erstellen zur Sicherung der Übersichtlichkeit und der einfachen Handhabung, an dem sich in Zukunft die Programme der Softwarehersteller vergleichen können (Zertifizierung über DIN um Wettbewerbsverzerrungen zu vermeiden). Wenn die Normen eine breite Anwendung erfahren sollen, dann muss vermieden werden, dass die erhältlichen Softwareprogramme durch falsche Interpretation der Rechenalgorithmen zu unterschiedlichen Ergebnissen für ein Anlagensystem kommen. Die ARGE „Initiative Energiepass Deutschland“ will mit Hilfe der Mastermodule den gemeinsamen Energiepass erarbeiten, weil es ja abgestimmter Module bedarf, einerseits die Dämmseiten und andererseits die Anlagentechnik in einander greifen zu lassen. Im Laufe der Jahre darf weder die Dämmung noch die Anlagentechnik ihre ursprünglich berechnete Eigenschaft verlieren. Diese Auflage lässt sich aber nur mit einer Art turnusmäßiger TÜV-Kontrolle vollziehen.

Rechenprogramme nach der EnEV

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Die Deutsche Energie-Agentur GmbH vergeben das Zertifizierungszeichen „DIN-geprüft – dena“ für Berechnungssoftware zur Energieeinsparverordnung. Das Zertifizierungszeichen schafft mehr Markttransparenz und Sicherheit für die Anwender, es garantiert einen hohen Qualitätsstandard der Software. Die Zertifizierung ist zwar umstritten, da sie nicht garantieren kann, dass die Programme nach einem Update immer noch richtig rechnen, aber sie zeigt doch, ob die Hersteller sich die Mühe gemacht haben, die Berechnungswege der EnEV korrekt nachzuvollziehen. Gerade im Monatsbilanzverfahren besteht an manchen Stellen noch Nachholbedarf, da die Hersteller die DIN V 4108-6 unterschiedlich auslegen. Auf jeden Fall ist es sinnvoll, dass der Benutzer die Programme erst ausprobiert. Die meisten Hersteller bieten eine kostenlose Demoversion an. Anzumerken ist, dass die kostenlosen Freeware- oder Grundversionen, mit denen manche Hersteller werben, im Grunde nur Demoversionen sind! Bei der Anwendung von Rechenprogrammen ist zu beachten, dass die Detaillierung oder Pauschalierung von Eingangsgrößen – frei nach Wahl des Planers – im Nachweisverfahren eine Varianz im Bilanzwert von bis zu ± 15% ausmacht. Während aus ingenieurtechnischer Sicht die Möglichkeit einer detaillierten Berechnung begrüßt werden könnte, ist abzulehnen, dass mit den Verfahren kein nachvollziehbares Berechnungsergebnis erreicht wird. Übliche Angaben über den Geltungsbereich der jeweiligen Pauschalierung oder Detaillierung im Berechnungsverfahren fehlen in den Randbedingungen des Nachweises. Aus der Betrachtung der jeweiligen Genauigkeiten der einzelnen Verlustkenngrößen lässt sich ableiten, dass das Nachweisverfahren viel zu komplex ist. Beträgt die Unsicherheit mindestens 20 (100% dividiert durch 5%) differenzierter Eingangsgrößen, ist mindestens eine beteiligt, die in ihrem Wert kleiner als die Rechnungsgenauigkeit ist. Allein jedoch die Berechnung einer Anlagenaufwandszahl erfordert schon durchschnittlich 15 bis 25 Eingangsgrößen. Viele Einflussgrößen gehen im „Rauschen“ der Rechengenauigkeit unter [456].

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung auf Konstruktion und Gestaltung der Gebäude

7.1 Energieeinsparhäuser 7.1.1

Definitionen

Was ist eigentlich ein . . . − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − −

Energiesparhaus Solarhaus Niedrigenergiehaus Ultra-Niedrigenergiehaus Energiegewinnhaus Synergiehaus Minimalenergiehaus Sonnenhaus Hybridhaus Övolutionshaus Passivhaus Ökohaus Mega-Haus Drei-Liter-Haus Null-Energiehaus Null-Heizenergiehaus Energieautarkes Haus Plus-Energiehaus Massiv-Aktiv-Haus Low-E-Haus Wohntrapez-Haus Millenium-Haus Eko-Haus Schwedenhaus

7.1 Energieeinsparhäuser

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Dies ist eine Zusammenstellung der am Markt meist verwendeten Begriffe für Entwicklungsprodukte verschiedener Hersteller von Energieeinsparhäusern [407]. Dabei stellt diese Auflistung nur einen Auszug aus der Vielfalt der marketingbeeinflussten Begriffe dar. Dabei handelt es sich um Angaben, die keine Festlegungen auf spezifische Kennwerte erlauben. Lediglich das Drei-Liter-Haus (Primärenergiebedarf ≤ 34 kWh/(m²a)) und das Null-Heizenergiehaus, die den wohnflächenbezogenen Brennstoffbedarf festschreiben und das Energieautarke Haus, das den Gebäudebetrieb ohne die Versorgung mit externer Energie sicherstellt, haben eine quantitative Wertung in ihrer Bezeichnung. Der Begriff Energiesparhaus ist nicht geschützt. Daher dem Begriff „Energiesparhaus“ nicht ungeprüft Glauben schenken und bei Bau- oder Kaufabsichten einen Sachverständigen zu Rate ziehen. Das Bundesbauministerium hat den Niedrigenergiehaus-Standard in einer Broschüre „Wege zum Niedrigenergiehaus“ beschrieben und definiert. Gemeint sind Gebäude, die bei Wohnungsnutzung einen Wärmebedarf unter 100 kWh/(m²a) haben. Hierauf war auch die im Novellierungsauftrag der Bundesregierung enthaltene Absicht bezogen, einen Niedrigenergiehaus-Standard für Neubauten einzuführen und nicht den Niedrigenergiehausstandard. Dies muss festgehalten werden, weil manche Fachautoren sowie einige Bundesländer in ihren Förderprogrammen sowie einige Fachautoren mit dem Begriff „Niedrigenergiehaus“ ein schärferes Anforderungsniveau verbinden, das sich am modernsten skandinavischen Standard orientiert [187]. Den „Schwedenhaus-Standard“ betrachtet das Bundesbauministerium derzeit in Deutschland nicht öffentlich-rechtlich einführbar. Als Hauptgründe dafür werden genannt: Das Wirtschaftlichkeitsgebot des EnEG, wonach sich die Mehrkosten bei der Bauinvestition innerhalb angemessener Zeit durch die eingesparten Energiekosten amortisieren müssen, würde sich nicht erfüllen lassen. Außerdem seien die klimatischen Bedingungen und die Bautradition in Deutschland erheblich anders. Besonders lasse sich, so das Ministerium weiter, die im Süden Deutschlands stark verbreitete einschalige Bauweise mit einem deutlich schärferen Anforderungsniveau – z.Zt. nicht vereinbaren, zumal dafür zusätzliche Wärmedämmsysteme nötig wären [174]. Die wohlklingende Bezeichnung „Niedrigenergiebauweise“ sagt wenig über die Qualität des Objektes aus. Da keine einheitlichen Standards existieren, dürfen sich selbst Bauten mit dem Öko-Logo schmücken, die nur mit Ach und Krach die EnEV einhalten. Als Orientierung werden in der Fachliteratur (Bundesbaublatt 1998 Nr. 1) folgende Heizwärmebedarfswerte genannt:

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

qH ≤ 70 kWh/(m²a) für freistehende Einfamilienwohnhäuser, qH ≤ 65 kWh/(m²a) für Doppelhäuser, Reihenhäuser und qH ≤ 55 kWh/(m²a) für Mehrfamilienwohnhäuser. Ultra-Niedrigenergiehaus, auch Ultrahaus bezeichnet, ist eine konsequente Weiterentwicklung der Niedrigenergiebauweise: Vorrangig Verlustminderung über die Gebäudehülle, nachgeordnet erhöhte Solarenergienutzung, Fensterflächen nur so groß konzipiert, wie zur Tageslichtversorgung erforderlich, Nutzung von Abwärme, Integration der Heizräume in die beheizten Bereiche, konventionelle Lüftung über Fenster. Richtwert nach DIN EN 832 QH ≤ 30 kWh/(m²a). Passivhaus: Reduzierung der Investitionen in der Heizungsanlage bei Wegfall erhöhter Nutzung der passiven Solargewinne, erhöhter Fensterflächenanteil an der Südfassade, Minimierung der Lüftungswärmeverluste, Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Falls Nachheizung erforderlich über elektrische Nacherhitzer im mechanischen Wohnungslüftungssystem, als Lüftungsheizung bezeichnet. Das Lüftungssystem dient ebenfalls der Wärmeversorgung. Zur Reduzierung der erhöhten Investitionskosten für größere Fenster und Lüftungstechnik wird in diesen Häusern auf die Heizungsanlage verzichtet. Die Wärmerzeugung erfolgt über die elektrischen Nacherhitzer im Wohnungslüftungssystem. Das Passivhaus-Institut gibt an QH ≤ 15 kWh/(m²a); Bezeichnung Passivhaus ist irreführend, da im Kern ein aktives System vorhanden ist [407]. Voraussetzungen sind sehr gut gedämmte Außenbauteile mit Werten U < 0,15 W/(m²K), Fenster mit U < 0,8 W/(m²K). Stahlbaukonstruktionen, bei denen Stahlteile von der Innenbis zur Außenseite durch die Gebäudehülle treten, sind ungeeignet. Null-Heizenergiehaus: Für die Räumewärme und für die Warmwasserversorgung wird keine Energie mehr benötigt. Q = 0 kWh/(m²a), Wärmerzeugung ausschließlich durch ein Solarsystem, Langzeitspeicher (SaisonalWasser- oder Latentwärmespeicher) erforderlich wegen Verschiebung der solar gewonnenen Wärme im strahlungsarmen Winter. Beim NullHeizenergiehaus werden für Heizzwecke, für die Raumwärme und für die Warmwasserversorgung keine Energie von außen mehr benötigt. Benötigt wird aber elektrische Hilfsenergie, die nicht individuell, sondern nach wie vor vom EVU erzeugt wird. Ein solches Null-Heizenergiehaus wird zusätzlich durch ein Limit an elektrischer Hilfsenergie von ca. 5 kWh/(m²a) definiert [328]. – Nullenergiehäuser sind nach Gertis nicht bezahlbar.

7.1 Energieeinsparhäuser

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Das energieautarke Haus ist, wie der Name sagt, absolut unabhängig, d.h. es hängt nicht mehr am Netz, es erzeugt sich seinen Strom selbst. Sonnenschutzanlagen sind notwendig. Ein solches Haus ist weder ökonomisch noch ökologisch. Ein Mega-Haus deutet an, dass man auch über das Ziel hinausschießen kann. In ihm steckt das Problem, dass wir zwar den Winter heiztechnisch beherrschen, der Sommer aber dann unwillkommene Energieüberschüsse produziert, die wir aber nicht mittels Klimaanlagen herauskühlen dürfen [328]. Das Ultra- Niedrigenergiehaus, umgangssprachlich als Ultrahaus bezeichnet, ist eine Weiterentwicklung der Niedrigenergiebauweise. Hochwertige wärmeschutztechnische Komponenten in der Gebäudehülle sorgen für die Reduzierung der Wärmeverluste über diese. Die Gebäudekonzepte tragen vorrangig der Verlustminderung Rechnung und erst nachgeordnet einer möglicherweise erhöhten Solarenergienutzung. Daher sind diese Gebäude kompakt, d.h. mit einer geringeren wärmetauschenden Hüllfläche, ausgeführt. Die Fensterflächen sind aus Kostengründen nur so groß konzipiert, wie sie zur Tageslichtversorgung erforderlich sind. Damit können Investitionen bei der Bau- und bei der Heiztechnik reduziert werden. Die Grundrissgestaltung erlaubt neben der Nutzung der Solargewinne auch die Nutzung der Abwärme aus der Wärmerzeugung durch Integration der Heizräume in die beheizten Bereiche. Eine mechanische Wohnungslüftung ist nicht erforderlich, die Gebäude können konventionell über die Fenster gelüftet werden. Nach DIN EN 832 ist QH ≤ 30 kWh/(m²a) [407]. Das Null-Heizenergiehaus ist eine Variation des Ultra-Niedrigenergiehauses, bei der die konventionelle Wärmerzeugung ausschließlich durch ein Solarsystem erfolgt. Da eine zeitliche Verschiebung von zwei bis drei Monaten zwischen dem benötigten Wärmebedarf und dem Solarangebot bei hiesigem Klima vorliegt, müssen die Gebäude mit einem Langzeitspeicher ausgerüstet sein, der eine Verlagerung der solar gewonnenen Wärme in den strahlungsarmen Winter herein ermöglicht. Nullheizenergiehäuser führen nicht zu „Null“-Heizkosten und auch nicht zur gänzlichen Eliminierung des heizungsbedingten CO2-Ausstoßes. Das Massiv-Aktiv-Haus ist ein kompaktes Doppelhaus in energieoptimierter Ziegelbauweise. Besondere Komponenten sind hocheffiziente Fenster, eine 30 cm dicke wärmebrückenfreie Aufsparrendämmung, solar unter-

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

stützte Brennwerttechnik mit Wandheizsystemen und unterschiedlicher Lüftungstechnik. Das Low-E-Haus ist ein wohnflächenoptimiertes Doppelhaus und zeichnet sich besonders durch die emissionsminimierte Heiztechnik aus. Hinzu kommt effiziente Lüftungstechnik und unterstützende Solartechnik, neue entwickelte, hocheffiziente Fenster, optimierte transparente und opake Wärmedämmverbundsysteme. Eine Haushälfte erhält einen wärmepuffernden Wintergarten, die andere eine „Solaroptimierte“ Fassade. Beim Wohntrapez-Haus, einem Doppelhaus, liegen alle Wohn- und Aufenthaltsräume im Süden und die untergeordneten Räume im Norden. Durch einen trapezförmigen Grundriss und das nach Norden geneigte Pultdach wird erreicht, dass die Nordfassade 38% weniger Fläche erhält als die Südfassade. Speziell entwickelte Lichtkeile in den Fenstern sorgen für eine optimale Nutzung des Tageslichtes. Das Solar-Haus ist ein kompaktes Doppelhaus, die optimale Ausnutzung der Solarenergie steht im Vordergrund. Aufeinander abgestimmte passive, hybride und aktive Solarsysteme sollen den Energiebedarf weitgehend decken. Wärmebrückenfreie und luftdichte Bauteilanschlüsse sowie energieeffiziente Anlagentechnik ergänzen das Hauskonzept. Das Millenium-Haus wurde in zwei unterschiedlichen Einfamilienhaustypen in Holzständerbauweise entwickelt. Die Gebäude besitzen ein symmetrisches Grundrisskonzept und sind konsequent südorientiert. Sie sind transparent und „luftig“ – ein Modell für großzügiges, offenes Wohnen. Energieoptimierte Bauteile und Anlagentechniken sind in das Gesamtkonzept integriert. Das Eko-Haus heißt Energie-Komfort-Haus. Nach der Sprachregelung könnte es auch als 3-Liter-Haus bezeichnet werden. Es verbindet hohe primärenergetische Effizienz mit einem günstigen Kosten-NutzenVerhältnis, eine Alternative zum Passivhaus zur weiteren Verringerung der CO2-Emissionen. 7.1.2

Gebäudeentwurf bei einer Niedrigenergiebauweise

Schon im frühen Entwurfsstadium eines Gebäudes werden die Maßstäbe gesetzt für ein energie- und flächensparendes, ökologisches und ökonomisches Bauen damit durch die in der Regel höheren Investitionen auch deut-

7.1 Energieeinsparhäuser

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lich geringere Betriebskosten erreicht werden. Mängel oder Unaufmerksamkeiten beim Planungsprozess und bei der Bauausführung können leicht das beabsichtigte Ziel zunichte machen. Daher werden im Folgenden einige häufige Problembereiche dargestellt, die zur Verschlechterung der Betriebsergebnisse geführt haben. Hierzu zählen neben den entwurflichen und planerischen Aufgaben die bauphysikalischen und anlagentechnischen Belange und Zwänge: Raumlufttemperatur: Ein Absenken des Sollwertes der Raumlufttemperatur in allen Räumen um z.B. 4 K bewirkt Heizwärmebedarfsminderungen von ca. 18 kWh/(m²a), entsprechend 40% [257]. Kompaktheit: Freistehende kleine Gebäude weisen Werte für das Geometrieverhältnis A/Ve > 0,9 m-1 auf, Doppelhaushälften, kleinere Mehrfamilienhäuser A/Ve = (0,6 . . . 0,8) m-1, große Mehrfamilienhäuser bzw. Reihenhäuser A/Ve < 0,5 m-1. Einfamilienhäuser können freistehend oder im Verbund mit anderen Gebäuden erstellt werden. Gegenüber dem freistehenden Haus führt das Reihenmittelhaus zu einer Bedarfsminderung von ca. 12 kWh/(m²a). Dachformen sind mit Rücksicht auf das A/Ve-Verhältnis einfach zu wählen, auf Gauben und Erker ist zu verzichten. Eine Reduzierung des A/VeWertes um 0,1 m-1 erbringt eine Verminderung des Heizenergiebedarfs um ca. 10 kWh/(m²a) (gegenüber dem „mittleren Standort Würzburg“ ergeben sich Schwankungen um + 13 (Hof) bis - 8 kWh/(m²a) (Freiburg)) und eine Reduzierung der Baukosten, Planungsoptimierungen zahlen sich aus [408]. Die Formgebung (Oberflächen-Volumen-Verhältnis) und die Ausrichtung der Gebäude hat bei Niedrig-Energie-Häusern einen relativ erheblichen Einfluss auf den Energiebedarf und können im Extremfall Verbauchs- unterschiede um bis zu 100% bewirken. Optimierung: Eine optimierte Nutzung der Sonnenenergie durch hoch wärmegedämmte Fenster setzt eine möglichst große nach Süden orientierte Fläche voraus, eine Bedingung, die nicht jedes Grundstück erfüllen kann. Diesem Zusammenhang kommt dem Bebauungsplan, der die öffentlich-rechtliche Voraussetzung für die Erstellung eines Gebäudes sowohl in der Größe, der Nutzung des Gebäudes als auch in der Firstrichtung des Daches und den Abstandsflächen zu den Nachbarn, große Bedeutung zu. Denn Beschattungen von Nachbargebäuden, die meist durch zu geringe Grenzabstände gepaart mit ungünstigen Höhenverhältnissen entstehen, wirken sich negativ

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

auf solare Energiegewinne aus – besonders bei nach Süden orientierten Fenstern [162]. Die für Heizzwecke nutzbare „passive Sonnenenergienutzung“ ist auch bei einer Abweichung aus der Südorientierung von bis zu 20° ohne große Einbußen möglich (mittlere Strahlungswärme auf unverschattete Oberflächen während der Heizperiode unter mittleren deutschen Klimaverhältnissen: Süden 270 kWh/m², Süd-West, Süd-Ost 225 kWh/m²). In Gebieten mit häufigen Morgennebeln ist eine Abweichung nach Osten schlecht. Die Verschattung durch Nachbargebäude oder besonders durch hohen Baumbestand, kann die passiven Solargewinne erheblich bis zu 30 kWh/(m²a) reduzieren. Bereits der römische Baumeister Vitruv forderte in seinem 8. Buch über Architektur, dass die Ausrichtung der Gebäude und damit auch die Größe und Beschaffenheit der Fenster sich „nach der Beschaffenheit der natürlichen Gegend und den klimatischen Verhältnissen ausrichten müssen“. Ein Gebäude mit 12 m Firsthöhe (3 Geschosse und Dach) wirft bei einem Sonnenstandswinkel von 16° einen 42 m langen Schatten. Wenn die dortigen Fenster unverschattet bleiben sollen, so ist bei 1 m Brüstungshöhe des unteren Fensters ein Abstand von ca. 38,4 m zwischen dem höchsten Punkt (First) des einen und der Fassade des nächsten Gebäudes erforderlich. Da solch große Gebäudeabstände nicht immer zu verwirklichen, und oft wegen der Grundstückskosten und der Zersiedelung der Landschaft auch nicht sinnvoll sind, können Gebäude auch versetzt angeordnet werden, so dass Schatten um die Mittagszeit (stärkste Sonneneinstrahlung) jeweils auf die Freiflächen zwischen den Gebäuden fällt. Sonnenenergiegewinne, z.B. auch durch Wintergärten werden so überhaupt erst möglich [224]. Die Fensterflächen können an der Südfassade bis zu 70% der Fassadenfläche ausmachen, an Ost- und Westfassade etwa 15%; wenn möglich kann die Nordfassade völlig geschlossen sein. Unbeheizte Wintergärten zur Reduzierung der A/Ve-Werte und zur Erhöhung der solaren Einträge sind nur etwa 40% der Tagesstunden im Jahr nutzbar. Sind sie beheizt, so werden sie meist zu „Energieschleudern“. Eine Fassade- oder Baukörpergliederung mit Hilfe von Glasanbauten, Wintergärten ist somit in der Regel kontraproduktiv. Süddachneigungen zwischen 35° und 45° ermöglichen ganzjährig optimale Wirkungsgrade für Kollektoren. Flache Dachneigungen ermöglichen im Sommerhalbjahr eine höhere Energieausbeute, steilere Neigungen erhöhen den Wirkungsgrad im Winterhalbjahr [408]. Der Einsatz der aktiven Techniken zur Nutzung der Sonnenenergie ist stark an das verfügbare Finanzierungsvolumen und z.T. auch an die Technikentwicklung geknüpft. Die Kosten der eingesparten Energie liegen bei

7.1 Energieeinsparhäuser

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etwa 0,10 bis 0,30 Eurocent/kWh und damit in einem extrem hohen Bereich. Die aktiven solaren Systeme stehen zudem in Kosten-Konkurrenz zur weiteren Verbesserung des Wärmeschutzes, der sich kostengünstiger darstellen lässt. Zu Beginn der Entwicklung von Gebäuden in Niedrigenergiebauweise wurde häufig ausschließlich dem Eintrag der Sonneneinstrahlung Aufmerksamkeit zuteil. Da der Orientierung in der Diskussion über Niedrigenergiehauskonzepte ein derart großes Gewicht beigemessen wurde, ist über Simulationsrechnungen geprüft worden, dass der Orientierungseinfluss bisher weit überschätzt wurde! Die Farbgebung der Außenbauteile beeinflusst die Absorption der Sonneneinstrahlung. Dunkle Außenbauteile mindern den Wärmebedarf, helle erhöhen ihn. Der Einfluss liegt im Bereich von ca. 8 kWh/(m²a). Durch die Wärmequelle infolge der Strahlungsabsorption erhöht sich die Außenoberflächentemperatur und verringert damit den Wärmeverlust durch das Bauteil. Mit zunehmendem Dämmniveau der Außenbauteile nimmt dieser Einfluss jedoch ab. Der Einfluss einer hellen Hüllfläche und einer dunklen Hüllfläche im Vergleich zum Standardfall ergibt, dass die helle Hüllfläche (Außenwände, Fensterrahmen und Dächer) für die Südorientierung einer Erhöhung des Jahres-Heizwärmebedarfs um 4% liegt. Bei der dunklen Hüllfläche liegt der Jahres-Heizwärmebedarf um 4,2% niedriger als der Heizwärmebedarf eines Standardfalles (graue Fläche) [257]. Gebäude, die dem Wind möglichst wenig Widerstand entgegensetzen, haben in Bezug auf den Energieverbrauch günstigere Voraussetzungen. Die Drehung des Gebäudes um 45° zur Hauptwindrichtung oder geneigte Dächer (z.B. Walmdächer) reduzieren den Winddruck erheblich; bei einer Staffelung der Häuser, etwa in der sogenannten Zugvogelanordnung, liegt ein Gebäude im Windschatten des nächsten und kühlt daher weniger aus [224]. Gebäudezonierung: Die Grundrisse sollen wenn möglich nach einer Temperaturhierarchie geplant werden. Unbeheizte Pufferräume wie z.B. geschlossene Laubengänge, Windfänge, Treppenhäuser, Kellerersatzräume, Nebenräume und Speisekammern/Kühlräume sollten im Norden liegen. Niedrig beheizte Räume, wie Elternschlafzimmer und Küche, sollten nach Norden bzw. Nordosten orientiert sein, normalbeheizte Räume, wie Wohnzimmer, nach Süden oder Westen. In direkt besonnten Räumen ist das Temperaturbedürfnis geringer ausgeprägt als in verschatteten Räumen. Anzustreben ist, Wohnräume mit großen Fensterflächen nach Süden zu legen und die Besonnung dieser

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Südfassade möglichst bis Erdgeschoss-Fußboden (mindestens aber bis zur untersten Fensterbrüstung) zu ermöglichen. So kann die Sonnenwärme auch im Winter bei tiefstehender Sonne genutzt werden [257]. Das häufig genannte Zwiebelschalenprinzip, d.h. die allseitige Umhüllung der warmen Kernzone mit unbeheizten Außenräumen (Bauweise „Massivhaus im Glashaus“), ist dagegen nicht sinnvoll, da dies Prinzip zu sommerlich erhöhten Temperaturen führt und die nutzbaren solaren Gewinne für die beheizten Räume im Winter deutlich reduziert [408]. Die Solarenergie wird jedoch nur entsprechend genutzt werden können, wenn sie durch die Anordnung wärmespeichernder Innenbauteile aufgenommen und in den strahlungsarmen Abend- und Nachstunden wieder abgegeben werden kann. Dieser wichtige Faktor ist leider in der EnEV und DIN V 4108-6 nicht genügend berücksichtigt worden [159]. Massive Bauteile werden zweckmäßig so angeordnet, dass sie als Speicherbauteile möglichst im Strahlengang der Sonne liegen. Die wirksame Eindringtiefe der Sonnenenergie in speichernde Bauteile beträgt im Tagesgang ca. 3 bis 5 cm. Zur Reduzierung von sommerlichen Überhitzungen ist eine schwerere Bauweise grundsätzlich positiv. Die Räume sollten möglichst so angeordnet sein, dass die Trennwandfläche zwischen den beheizten und den unbeheizten Zonen gering gehalten wird. Diese gebäudeinternen Wärmeverluste können erheblich die Wärmeverluste beeinflussen. Die Grundrissgestaltung sollte ferner erlauben, dass der Heizraum möglichst im obersten Geschoss und zentral im Gebäude angeordnet ist, um die Wärmeverluste des Wärmeerzeugers und der Speicher in der beheizten Zone direkt nutzen zu können und die Leitungen kurz zu halten und die Wärmeverluste gering [408]. Fenster im Dachaufbau sollten vorzugsweise nach Süden orientiert werden, nach Norden kann dagegen das Dach ohne Öffnungen gestaltet werden. Es muss vor übertriebenen Projekten gewarnt werden, wenn sie z.B. nicht wirtschaftlich sind. Im Wärmeschutznachweis, der meist vom Tragwerkplaner erstellt wird, sind vielfach bauphysikalische Kennwerte und Dämmstoffdicken angegeben, die später in der Werkplanung nicht umgesetzt werden. Die Einschätzung von Wärmeströmen in Gebäuden wird von einigen Planern unterbewertet. Die Forderung, dass Trennwände zwischen beheizten und unbeheizten Zonen ebenfalls wärmetechnisch hochwertig auszuführen sind, stieß oft bei Planungsgesprächen auf Unverständnis. In den Werkplänen werden häufig Konstruktionen aufgezeichnet, die in der angegebenen Weise praktisch nicht ausführbar sind. Einbindende Treppenräume stellen wärmetechnisch häufig eine unbefriedigende Lösung dar. Dämmungen an den Trennwänden sind kosten-

7.1 Energieeinsparhäuser

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intensiv und selten durchgängig zu führen. Die Beheizung des Treppenraumes als Alternative führt zu unerwünschten Energieverlusten. Bei Entwürfen sollte vorgelagerten Treppenräumen der Vorrang gegeben werden. Die Güte der Bauausführung hängt in ganz besonderem Maße vom Engagement des Bauleiters ab. Ist dieser von der Notwendigkeit, energiesparend zu bauen, überzeugt, so treten meist wenig Probleme bei der praktischen Umsetzung auf. Bauleiter, die für energetische Fragestellungen nicht sensibel sind, verursachen häufig Ausführungsfehler. Die Durchsprache der Planunterlagen mit dem Bauleiter auf der Baustelle ist daher sehr wichtig. Die Umschließungskonstruktionen können häufig nicht als ausreichend luftdicht bezeichnet werden. Besonders im Dachraum stellen sich praktisch leicht große Undichtigkeiten ein. Der Einbau der Fenster stellt sich manchmal als nicht zufriedenstellend heraus. Es werden wärmetechnisch schlechtere Verglasungen eingebaut als ausgeschrieben und auch die Einbaupositionen verdreht. Die Bauleiter haben hinsichtlich der Überprüfung Probleme. Die Kennzeichnungen bezüglich Qualität und Einbausituation bei Verglasung müssen verbessert werden, damit es auf der Baustelle nicht zu den vorgefundenen Verwechslungen kommen kann [301]. 7.1.3

Wärmeschutzkonstruktionen

Kellerdecken, Bodenplatte: Die Temperaturdifferenz zwischen z.B. unbeheizten Kellerräumen und dem vollbeheizten Bereich oder aber auch über eine Bodenplatte zum Erdreich ist im Jahresmittel etwa halb so groß wie bei außenluftberührten Bauteilen. Dies bewirkt eine Halbierung der spezifischen Transmissionswärmeverluste und somit eine geringere Effizienz wärmeschutztechnischer Maßnahmen. Die Dämmstoffdicken dieser Bauteile sollten daher besonders unter konstruktiven und betriebswirtschaftlichen Aspekten festgelegt werden. Als vorteilhaft hat sich eine zweischichtige Anordnung der Dämmebenen erwiesen. Die in der Regel unter dem Estrich eingesetzte Trittschalldämmung kann geringfügig erhöht werden, da hierdurch z.B. auf der Rohdecke verlegte Versorgungsleitungen schall- und wärmetechnisch besser gedämmt werden. Eine zweite Dämmebene unterhalb der Decke oder Bodenplatte reduziert neben den flächigen Transmissionswärmeverlusten die Wärmebrückenverluste von aufstehenden Wänden hoher Wärmeleitfähigkeit und ggf. der Fundamente. Die U-Werte Keller- oder erdreichberührter Bauteile brauchen aus den zuvor genannten Gründen in der

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Regel nicht unter 0,3 W/(m²K) zu sinken, was einer Dämmstoffdicke von insgesamt max. 12 cm entspricht [408]. Außenwände: Im Außenwandbereich haben sich vielfältige Bauweisen bewährt. Sowohl die monolithischen Außenwände ohne jede Zusatzdämmung als auch die mehrschichtigen Bauteile können zum Einsatz kommen. Einschalige Konstruktionen sind auch beim Anforderungsniveau der EnEV nicht sinnvoll, weil die hohen U-Werte an anderer Stelle kostenträchtig ausgeglichen werden müssen. Kostenoptimierte Ausführung mit Kalksandstein oder Porenbeton und Ziegel mit praxisnahem λ-Wert von 0,16 W/(mK). Die UWert-Entscheidung sollte über die Lebensdauer des Bauteils sinnvoll sein, z.B. mindestens 40 Jahre. Sehr leichte Betone, wie Porenbeton, oder haufwerksporiger Leichtbeton einschließlich der Hohlblock- oder Vollblocksteine mit Zuschlägen aus Bims- oder Blähton, sind Baustoffe, die sich aufgrund ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit auch bei Anwendung der neuen Energieeinsparverordnung für einschichtige Außenwände eignen. Bauphysikalische Kennwerte für den Wärmeschutz einschichtiger Außenwände aus Mauerwerk einschließlich Putz, enthält Tabelle 7.01. Üblicherweise liegt die Steinbreite bei 30 cm oder 36,5 cm. Spitzenprodukte von Leichtbetonsteinen erreichen heute Rechenwerte der Wärmeleitfähigkeit bis hinunter zu 0,12 W/(mK), ein Wert, der auch für Fichtenholz gilt. Dies ist der niedrigste bauaufsichtlich zugelassene Rechenwert der Wärmeleitfähigkeit für Mauerwerk überhaupt. Damit lässt sich bereits bei einem 24 cm dicken Mauerwerk ein UWert von 0,45 W/(m²K) erreichen. Geht man von einem U-Wert von 0,6 W/(m²K) als obere Grenze für Außenwände nach der neuen EnEV aus, dann können 24 cm dicke Wände aus Mauerwerk nur mit den Rechenwerten der Wärmeleitfähigkeit von 0,16 W/(mK) und darunter eingesetzt werden. Bei 30 cm dickem Mauerwerk liegt die Grenze bei einer Wärmeleitfähigkeit von 0,20 W/(mK) und bei 36,5 cm dickem Mauerwerk bei 0,25 W/(mK). Bauphysikalische Kennwerte von Mauerwerk aus genormten Leicht- und Porenbetonsteinen nach DIN 4108 enthält die weitere Tabelle 7.02.

7.1 Energieeinsparhäuser

Tabelle 7.01. Bauphysikalische Kennwerte von Mauerwerk aus Leicht- und Porenbetonsteinen einschließlich Putz [167].

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Tabelle 7.02. Bauphysikalische Kennwerte von Mauerwerk aus Leicht- und Porenbetonsteinen (λR nach DIN 4108) (Beispiele) [167].

Neben dem Wärmeschutz haben Außenbauteile eine Vielzahl weiterer bauphysikalischer Funktionen zu erfüllen. Die wichtigsten davon sind der Schallschutz und der Brandschutz. Die Tabelle 7.02 und die Tabelle 7.03 für Außenwände aus Normalbeton enthalten daher auch Angaben zu diesen Schutzfunktionen. Mauersteine höherer Rohdichteklasse und Normalbeton werden für mehrschichtige Außenwände mit Wärmedämmschicht und für Zwischen- und Trennwände mit Trag-Schalldämmungs- oder Brandschutzfunktionen verwendet. Bild 7.01 enthält Beispiele für den konstruktiven Aufbau mehrschichtiger Außenwände aus Betonsteinmauerwerk und aus Normalbeton. Normalbeton im Rohdichtebereich zwischen 2,0 und 2,8 ist darüber hinaus der Regelbaustoff für Fundamente, Bodenplatten, Decken und im Betonbau auch für Außenwände in Kombination mit Wärmedämmstoffen, schwimmenden Estrichen oder Teppichbelägen. Er kann alle Anforderungen des Wärme-, Schall- und Brandschutzes im Wohnungsbau erfüllen.

7.1 Energieeinsparhäuser

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Tabelle 7.03. Bauphysikalische Kennwerte von Außenwänden aus Normalbeton (Beispiele) [167].

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Bild 7.01. Mehrschichtige Außenwände (Beispiele); je nach Dicke der Wärmedämmschicht weisen diese Konstruktionen U-Werte zwischen 0,3 W/(m²K) und 0,6 W/(m²K) auf [168].

Beispiele für bauphysikalische Kennwerte aus mehrschichtigen Außenwänden aus Normalbeton enthält die Tabelle 7.03. Der Wärmeschutz hängt ab von der Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Dämmstoffs und dessen Dicke.

7.1 Energieeinsparhäuser

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Beispiele für Wärmedämmwerte von Kellerdecken, Decken über Durchfahrten, Fußböden, die auf dem Erdreich aufliegen, Decken unter nicht ausgebauten Dachgeschossen und für Flachdächer enthält die folgende Tabelle 7.04. Tabelle 7.04. Werte von Decken und Dächern bei unterschiedlichen Dämmschichtdicken [167].

Ein- oder mehrschichtige Bauteile aus Leicht- und Normalbeton können so die erhöhten Anforderungen der neuen Energieeinsparverordnung erfüllen. Sie liefern darüber hinaus den erforderlichen Schall-Brandschutz kostenlos mit [167]. Konstruktionen mit Vormauerklinker sind nach derzeitiger Zulassung noch auf Dämmschichtdicken von 15 cm begrenzt [409]. Es bieten sich grundsätzlich folgende Möglichkeiten für optimierte U-Werte an: Dämmmaterial mit einer sehr günstigen WLG wählen und / oder das Innenmauerwerk porosiert und dicker ausführen, weiterhin zusätzliche Innendämmung (Diffusionsprüfung!) oder ein Wärmedämmverbundsystem mit aufgeklebten Riemchen [409]. Bei der Innendämmung ergeben sich u.U. folgende Konsequenzen: − Im Bereich der größten Behinderung, fast immer in Außenwandnähe, entstehen große Zug- und Schubspannungen, die in den Innenwänden Risse verursachen können.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

− Bei kurzen, hohen Innenwänden besteht die Gefahr einer horizontalen Rissbildung auch in den Außenwänden und zwar in der Nähe des Deckenauflagers bzw. im Bereich der Fensterpfeiler. − Bei „nach außen durchlaufenden“ Wänden, sie treten bei einem Grundrissversprung auf (Innenwand wird zur Außenwand), können Risse auch auf den Außenwänden entstehen. − Die Rissgefahr steigt mit der Geschosszahl an, da die Verformungsunterschiede sich mit der Geschosszahl addieren. Die Holzrahmenbauweise eignet sich aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit von Holz und des großen Flächenanteils von Dämm-Material zwischen dem Tragwerk besonders gut zur Erzielung niedriger U-Werte, Werte von U ≤ 0,2 W/(m²K) sind erreichbar, es werden mehrschichtige oder außenseitig mit Dämmstoffplatten beplankte Aufbauten eingesetzt. Um den Holzanteil der Konstruktion zu reduzieren, werden Holzstegträger verwendet, U ≤ 0,1 W/(m²K) ist erreichbar. Wärmespeicherfähigkeit: Gegenüber dem Wärmeschutz ist die Wärmespeicherfähigkeit von untergeordneter Bedeutung. Zwischen den Bauarten mit der geringsten und der höchsten Wärmespeicherfähigkeit liegen etwa 4 kWh/(m²a). Fenster: Das geringste Dämmniveau aller Außenbauteile weist in der Regel das Fenster auf. Es lassen sich hiermit allerdings auch erhebliche Solargewinne erzielen, so dass bei sinnvoller Fensteranordnung und -orientierung die passiven Solargewinne dieser Bauteile deren Wärmeverluste voll ausgleichen können. Die heute üblichen Wärmedurchgangskoeffizienten UV der Zweischeiben-Isolierverglasungen mit Argon- oder Kryptonfüllung liegen bei 1,1 W/(m²K) mit Gesamtenergiedurchlassgrad g von etwa 0,6. Die Dreischeiben-Isolierverglasungen warten mit U-Werten von bis zu 0,5 W/(m²K) und entsprechend niedrigeren g-Werten von etwa 0,4 auf. Sonnenschutz- und Schallschutzverglasungen haben schlechtere energetische Werte. Für alle Verglasungen gilt, dass nur die im Bundesanzeiger veröffentlichen Rechenwerte UV bei wärmeschutztechnischen Nachweisen angesetzt werden dürfen. Den wärmeschutztechnischen Schwachpunkt am Fenster bildet seit Jahren der Rahmen. Mit herkömmlichen Konstruktionen lässt sich ein UF-Wert unter 1,0 W/(m²K) nicht erreichen. Neue Rahmenentwicklungen aus Verbundwerkstoffen erlauben eine Verbesserung des Wärmeschutzes des Fensters um über 20% [408].

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Energetische Effizienz verschiedener Fenstertypen nach [409]: − Zweifach-Isolierverglasung, alter Holzrahmen • UG = 2,80 W/(m²K) • UF = 2,20 W/(m²K) • g = 0,8 • UW = 2,74 W/(m²K) − Zweifach-Wärmeschutzverglasung, Standard-Holzrahmen • UG = 1,50 W/(m²K) • UF = 1,50 W/(m²K) • g = 0,63 • UW = 1,81 W/(m²K) − Zweifach-Wärmeschutzverglasung, dard-Holzrahmen • UG = 1,10 W/(m²K) • UF = 1,50 W/(m²K) • g = 0,58 • UW = 1,46 W/(m²K)

Kunststoff-Abstandhalter,

Stan-

− Dreifach-Wärmeschutzverglasung, Kunststoff-Abstandhalter, Passivhaus-Rahmen • UG = 0,70 W/(m²K) • UF = 0,50 W/(m²K) • g = 0,60 • UW = 0,80 W/(m²K) Voraussetzung ist eine optimale Planung mit angemessener Fenstergröße, damit die Wärmegewinne weitestgehend genutzt werden können und nicht zu übermäßiger Raumerwärmung im Sommer führen. Zudem ist die Fensterfläche deutlich teurer als die Wandkonstruktion, so dass ein zu hoher Fensteranteil zu überhöhten Kosten führt [409]. Dachflächenfenster sind energetisch ungünstig konzipiert, weil sie nur sehr schmale Profilbreiten und schlechte Einbausituationen aufweisen. der schlechte Wärmedurchgangskoeffizient UW wird obendrein dadurch kaschiert, dass die Bezugsfläche die Seitenhöhen des Fensters zusätzlich zur Draufsicht-Fläche einbezogen werden.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Glaswand-Systeme: In der energetisch-wirtschaftlichen Bilanzierung sind gut dimensionierte und ausgerichtete Fenster allen aufwendigen Systemen wie Glasvorbauten, transparenter bzw. transluzenter Wärmedämmung und Trombé-Wänden überlegen [409]. Eine in der Terrassenfassade angebrachte transluzente Wärmedämmung kann bis 3 kWh/(m²a) bei Südorientierung Bedarfsminderung bewirken [257]. Die Energiebilanz in einem beheizten Wintergarten ist deutlich negativ und unter Energiegesichtspunkten eher problematisch. Trombé-Wände verbessern die Solarabsorption; sie bestehen aus einer Verglasung vor einer dunkel beschichteten Speicherwand. Sie funktionieren nur, wenn sie mit einer temporären Wärmedämmung versehen werden, weil sonst auch die Transmissionswärmeverluste deutlich überwiegen. Transparente Wärmedämmung: Ungünstig bezüglich der Wärmedurchgangskoeffizienten, um deutlich Vorteile gegenüber standardmäßiger Fenstertechnik zu bewirken. Der Kosten-Nutzen-Effekt liegt i.a. deutlich ungünstiger als bei Fenstersystemen [410]. TWD mit Warmluftumwälzung sind von der Systematik Luftkollektoren, Einsatz ist sehr kostenaufwendig und sind im Vergleich zu Lüftungsanlagen mit Abluftwärmerückgewinnung ungünstiger. Dächer: Die Dachflächen von Gebäuden sind die Bauteile, die den größten thermischen Ansprüchen ausgesetzt sind, da sie in klaren Winternächten mit dem um über 50° kälteren Weltraum im Strahlungsaustausch stehen und im Sommer die extremste solare Belastung aller Bauteile erfahren . Daher werden sie in aller Regel als die höchstgedämmten Bauteile des Gebäudes ausgeführt. Bei Häusern in Holzrahmenbauweise werden überwiegend zimmermannsmässig ausgebildete, vollsparrengedämmte Dachsysteme mit Vollhölzern und ein Tragwerk aus Profil-Trägern mit Wärmedurchgangskoeffizienten zwischen 0,13 und 0,2 W/(m²K) eingesetzt [408]. Zu beachten ist, dass Hinterlüftung und bauphysikalische Feinheiten je nach Anwendung berechnet werden müssen. Bei Dachkonstruktionen in Massivbauweise können oberhalb ein hinterlüftetes Dach oder auch ein unbeheizter Dachboden liegen. Wärmebrücken: Wärmebrückenverluste werden nach der EnEV pauschal mit einem Aufschlag zum U-Wert gerechnet. Sie lassen sich nicht gänzlich vermeiden.

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Die Aufgabe beim Niedrigenergiehaus besteht darin, ihren Einfluss zu reduzieren. Bei einem guten Wärmeschutzstandard können Wärmebrücken bei nachlässiger Planung und Bauausführung einen hohen Anteil an den gesamten Wärmeverlusten (30% und mehr) ausmachen. Es ist allerdings sinnvoll, die Details in möglichst optimierter Form auszuführen und die Wärmebrücken in der Berechnung exakt zu bilanzieren, um im Resultat einen geringeren U-Wert-Aufschlag zu erhalten. Da dieses Potential etwa in der Größenordnung der Gewinne einer Solaranlage liegt, ist aus Wirtschaftlichkeitsüberlegungen die detaillierte Nachweisführung sinnvoll. Die seitlichen Fensteranschlüsse bewirken in jedem Fall zusätzliche Wärmeverluste. Die mittige Lage des Fensters in der monolithischen Außenwand führt zu den geringsten Zusatzverlusten. Der optimale Einbau im Massivbau sieht die Innenkante des Fensters an der Außenkante der Wand vor, damit der Rahmen möglichst weit vom Dämmstoff umfasst werden kann. Auch die untere Detailausbildung am Fensterbrett muss wärmebrückenoptimiert ausgeführt werden. Wenn nicht grundsätzlich auf Rollladen verzichtet werden soll, empfiehlt sich die Verwendung von Vorsatzrollläden, sonst kann der Gewinn durch den temporären Wärmeschutz durch die Wärmebrückenverluste aufgezehrt werden [409]. Für hochwärmedämmende Außenwände ist die Kellerdeckenanbindung bei Einsatz einer Perimeterdämmung, die bis in das Erdreich reicht, unkritisch. Dies gilt in der Regel ebenso für die Geschossdeckenauflager an den Außenwänden, die sich allerdings insbesondere in Mehrgeschossbauten zu erheblichen Längen aufsummieren. Eine wärmebrückenarme Ausführung ist leicht möglich. Die Deckenanschlüsse werden in den unterschiedlichsten Ausführungen umgesetzt, so dass allgemeingültige Angaben von Zusatzverlusten kaum möglich sind. Innenwände im untersten beheizten Geschoss bilden i.a. den größten Wärmebrückeneffekt, da die Lastabtragung im Massiv- und Holzbau gleichermaßen nach unten erfolgt. Im Holzbau sind wärmebrückenarme Konstruktionen einfacher zu erreichen. Wärmetechnisch optimal sind nichttragende Innenwände auf dem Estrich. Ein weiterer Lösungsansatz kann in der Reduzierung der Auflagerfläche von Innenwänden liegen, z.B. durch Stürze, die nur punktweise abgetragen werden und die Zwischenräume mit Dämmstoff unterlegt werden [409]. Punktförmige Wärmebrücken ergeben sich vor allem für Befestigungen von Geländern, selbst tragende Balkons, Treppen, Markisen, Briefkästen, Lampen. Grundsätzlich muss hier die wirksam Wärme übertragende Fläche gering sein. Am günstigsten liegen dabei Edelstahlbefestigungen. Plattenförmige oder flächige Befestigungen können durch das Unterlegen mit einem druckfesten Dämmstoff in ihrer Wärmebrückenwirkung reduziert werden [409].

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Die Anzahl der Leitungsdurchdringungen ist zu minimieren. Eine gedämmte Ausführung kann in meist einfacher Form erstellt werden, solange keine druckdichte Feuchteabdichtung erforderlich ist. Auf jede überflüssige Dachdurchführung ist zu verzichten. Die zusätzlichen Wärmeverluste über die Wärmebrücken liegen zwischen 0% bei optimierter Ausführung und etwa 25% bei Minimalkonzeption. Daraus ergibt sich für ein Einfamilienhaus mit 150 m² beheizter Wohnfläche ein Heizwärmemehrbedarf je nach Ausführungsvariante bis zu 1500 kWh/a. Eine strikte Prüfung der Ausführung ist dringend erforderlich, da häufig eine unzureichende Umsetzung gut geplanter Anschlussdetails zu energetischen Schwachstellen führt. Luftdichtheit: Neben dem in der Regel über Fensteröffnen oder über mechanische Lüftungsanlagen sicherzustellenden Luftwechsel ergibt sich ein unkontrollierter zusätzlicher Infiltrationsluftwechsel über Bauteilfugen, Undichtheiten in der Gebäudehülle etc. Dieser liegt zwischen 0,1 h-1 bei sehr dichten und über 0,3 h-1 bei weniger dichten Gebäuden. DIN V 4108-6 zur Berechnung des Heizenergiebedarfs trägt diesem Umstand Rechnung. So wird in luftdichten Gebäuden mit einem Gesamtluftwechsel von 0,6 h-1 in der Heizperiode gerechnet, während bei weniger luftdichten Gebäuden mit 0,7 h-1 gerechnet wird. Dieser Zuschlag ist vom Potential her vergleichbar dem der Wärmebrückeneinflüsse (ca. 10 kWh/(m²a). Eine etwas umfangreichere Detailplanung kann sich energetisch wesentlich auswirken. Neben der energetischen Relevanz einer luftdichten Gebäudehülle kommt der Schadensfreiheit hochwärmegedämmter Bauteile eine besonders große Bedeutung zu. So sind insbesondere nicht ausreichend luftdichte und hochgedämmte Dächer durch konvektiven Feuchteeintrag stark gefährdet. Daneben wird durch luftdichte Konstruktionen ein höherer thermischer Komfort erreicht, ein besserer Schallschutz erzielt und eine nachhaltige Bauqualität sichergestellt. Zum Erzielen einer luftdichten Gebäudehülle ist möglichst schon in der Entwurfsphase, aber aller spätestens im Rahmen der Detailplanung, ein Luftdichtheitskonzept zu erstellen. Für den Massivbau gilt für die flächigen Bauteile, dass nassverputztes Mauerwerk und massive Dachkonstruktionen mit mindestens einer verputzten Oberfläche grundsätzlich luftdicht ist (DIN 4108-3). Sämtliche Bauteilanschlüsse mit Konstruktions- oder Materialwechseln sind im Detail zu planen, den entsprechenden Gewerken im Rahmen der Ausschreibungen zuzuordnen und nach aller Erfahrung auch bauüberwachend zu begleiten.

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Die luftdichte Hülle muss das gesamte beheizte Volumen vollflächig umschließen, im Geschosswohnungsbau möglichst jede einzelne Wohneinheit für sich selbst. Insbesondere ausgebaute Dachgeschosse mit Pfettendach und Kehlgebälk sind aufgrund der Vielzahl der konstruktionsbedingten Durchstoßpunkte zu beachten. Eine Übersicht der kritischen Details und deren sachgerechte Ausführung gibt die DIN 4108-7. In der Fläche ist darauf zu achten, dass nach Fertigstellung der Luftdichtheitsschicht durch ein bestimmtes Gewerk diese nicht durch Folgearbeiten verletzt wird. Folgende verschiedene Positionen in einem typischen Wohngebäude sind besonders in der Rohbauphase zu beachten [408]:

Baupraktische Aspekte [409]:

− Möglichst einfache Form der wärmeübertragenden Gebäudehülle mit wenig Materialwechseln. − Lage der wind- und luftdichten Ebene. − Ebene, klare Abtrennung zu unbeheizten Bereichen (z.B. Keller). − Länge der Anschlüsse minimieren, möglichst homogene Flächen wählen. − Einfache Konstruktionen wählen, Durchdringungen vermeiden. − Haustechnik-Durchdringungen minimieren, ggf. Installationsebene einplanen. − Flächen und Fugen dichtende Materialien und Montagetechnik festlegen. − Präzise Detailplanung und Abstimmung mit den Handwerkern.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Niedrigenergiehäuser werden häufig mit exotischen Gebäudeformen in Zusammenhang gebracht. Diese Annahme ist häufig falsch und führt in überprüften Beispielen zu Mehrverbräuchen bis zu 20 kWh/(m²a) [257]. Lüftung: Auch Niedrigenergiehäuser können, wie herkömmliche Häuser, über Fenster gelüftet werden. Der Einbau von mechanischen Lüftungsanlagen ist weder hygienisch noch energetisch aufgrund der Niedrigenergiebauweise zwingend erforderlich. Wenn allerdings Lüftungsanlagen z.B. aus Gründen der Luftqualitätsverbesserung oder wegen der Lüftung fensterloser Räume installiert werden, sollten diese besonders energieeffizient sein. Untersuchungen zum Nutzerverhalten zeigen, dass Bewohner in Häusern mit und ohne Lüftungsanlagen vergleichbar häufig und intensiv ihre Fenster öffnen. Daher können die praktisch erzielten Einsparwerte durch die Lüftungssysteme praktisch hinter den Erwartungen zurückbleiben. Bei der Installation von Lüftungssystemen sollten daher Vorrichtungen (z.B. Fensterkontakte) eingeplant werden, die die Anlage abschaltet solange Fenster geöffnet sind [408]. Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung ist auch bei Berücksichtigung des Strombedarfs für den Betrieb der Ventilatoren eine wesentliche Komponente des Niedrigenergiehauses. Der Heizwärmebedarf kann bis zu 25 kWh/(m²a) abgesenkt werden. Wird der Strombedarf mit 2,5 gegenüber der thermischen Energie gewichtet, verbleibt eine äquivalente Bedarfsminderung von ca. 20 kWh/(m²a). Werden mehrfach täglich die Fenster geöffnet und wird zusätzlich zum Luftaustausch über die mechanische Lüftungsanlage über Stoßlüftung Luft ausgetauscht, können Bedarfserhöhungen von 50 kWh/(m²a) entstehen. Die Regel ist heute der Einbau einer einfachen Abluftanlage (ohne Wärmerückgewinnung) zur „kontrollierten Wohnungslüftung“ sinnvoll. Ein Ventilator (ca. 10 bis 30 W) saugt hierbei die verbrauchte Luft aus Bad, Küche, WC. Außenluft strömt über Ventile in den Außenwänden oder Blendrahmen der Wohn- und Schlafräume. Sinnvoll ist eine Dimensionierung nach Luftmengen je Raumtyp, wie sie nach DIN 1946 möglich ist (Ablufträume und Zwischenräume). Für die Beurteilung der Energieeffizienz ist das Verhältnis zwischen eingesetzter Antriebsenergie, Strom und zurückgewonnener Wärmeenergie entscheidend. Empfehlenswert ist ein Verhältnis von 1 : 5. Entscheidend für den stromsparenden Betrieb sind: Geringe elektrische Leistungsaufnahme des Ventilators, druckverlustarm ausgelegtes Rohrnetz, regelmäßige Wartung. Die Reduzierung der Transmissionswärmeverluste führt zu einem stark relativen Anwachsen der Lüftungswärmeverluste. Dieser Verlustanteil

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liegt bei einem besonders guten Wärmeschutz bereits in der Größe der Transmissionswärmeverluste oder übersteigt diese. Eine entscheidende Reduzierung der Lüftungswärmeverluste ist mit Hilfe einer mechanischen Lüftung mit Wärmerückgewinnung erreichbar. Diese Technik steht anwendungsreif zur Verfügung, hat sich aber noch nicht allgemein am Markt durchgesetzt. Eine differenziertere Beschreibung und Zusammenfassung beider Verlustgrößen unter Einbeziehung mechanischer Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung ist besonders dann möglich, wenn das Konzept der Verordnung in wesentlichen Teilen auf bedarfsorientierte Angaben ausgerichtet wird. Hier bietet sich eine gezielte Erweiterung des bisher verwendeten bewährten H’T-Verfahrens an. Eine Erhöhung des H’T-Wertes um 0,1 W/(m²K) entspricht einem Abstieg des Heizwärmebedarfs von ca. 20 kWh/(m²a) [257]. Für Gebäude mit üblichen Innentemperaturen werden in Konsequenz dieser Überlegungen zwei Möglichkeiten des Nachweises für die Begrenzung des Heizwärmebedarfs vorgesehen. − Einmal kann die Reduzierung des Heizwärmebedarfs im Wesentlichen allein durch eine deutliche Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes vorgenommen werden; für die Begrenzung der Lüftungswärmeverluste gelten die bisherigen Anforderungen. − Zum anderen kann eine Option in Verbindung mit dem Einbau einer Wärmerückgewinnungsanlage gewählt werden. Dabei führt die Wärmerückgewinnung, die bestimmten technischen Kriterien genügt, zu einer wesentlichen Reduzierung des Heizwärmebedarfs. Für diesen Fall kann eine gewisse Erleichterung der Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz in Anspruch genommen werden. Die erreichte Reduzierung des Heizwärmebedarfs ist dennoch größer als nach erstgenannter Lösung. Der Einbau einer Wärmerückgewinnungsanlage führt in der Regel zu Mehrkosten gegenüber einer konventionellen Heizungsanlage. Ein weiterer wichtiger Aspekt: Das „System Gebäude“ stellt ein komplexes und vernetztes Werk von Abhängigkeiten und Zusammenhängen dar. So sind Standort, Nutzungsart, Gebäudekonzeption, Wahl der Tragkonstruktion, der Hüllen für Dach und Wand, der Gebäudetechnik für Heizung und Lüftung, ökonomische und ökologische Aspekte der Materialwahl und der Bauweise so stark miteinander verflochten, dass sie von Fall zu Fall im Zusammenwirken aller Komponenten entschieden werden müssen. Dies ist eine der grundlegenden Aufgaben des planenden Teams von Architekten und Fachingenieuren. Nur so entstehen für das jeweilige Projekte brauchbare und effiziente Lösungen, die innovativ und zukunftsweisend für das

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ökologische und energiebewusste Bauen sein können. Nach Meinung der Bundesarchitektenkammer ist aber eine Verordnung, die über ein vorgegebenes Rechenverfahren lediglich theoretische Nachweise des Wärmeschutzes fordert und daraus theoretische Energieverbräuche ableitet dem Ziel nicht gerecht [142]. Konstruktive Planung: Die Vollständigkeit der Ausführungsplanung ermöglicht den Ausführenden eine bessere Abstimmung mit den Auftragsunterlagen. Präzise Leistungsverzeichnisse mit genauer Produktbezeichnung, die alle relevanten Kennwerte erhalten, sind erforderlich. Alternative Ausführungen oder Materialien können nicht ausschließlich mit der Bezeichnung „oder gleichwertig“ abgehandelt werden. Erforderliche Planungsleistungen erläutert Tabelle 7.05 [nach 301]. Tabelle 7.05. Praktische bautechnische Empfehlungen bei der Planung und beim Bau von Niedrigenergiehäusern [301].

Neben den zu beachtenden Belangen der Planung müssen die zur Verwendung kommenden Materialien den Normen, Standards gewährleisten. So muss besonders die Wärmeleitfähigkeit der verbauten Dämmstoffe, Wandmaterialien, Mörtel und Fenstergläser und -rahmen anhand der Lieferscheine und Produktbegleitzettel geprüft werden. Bei Gebäuden in Niedrigenergiebauweise ist eine intensive Bauüberwachung unumgänglich. Das niedrige Energieverbräuche auch ihren Preis haben, kann Bild 7.02 entnommen werden. Bei Häusern in Niedrigenergiebauweise mit Heizenergieverbräuchen von ca. 30 kWh/(m²a) ist mit Mehrkosten von ca. 50 bis 100 EUR/m² Nutzfläche zu rechnen (Preisstand

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um 2002). Will man dem Heizenergieverbrauch weiter reduzieren, ist mit einer deutlicheren Kostensteigerung zu rechnen. Das sogen. „Passivhausniveau“ führt zu einer Kostenerhöhung zwischen 150 und 250 EUR/m² Nutzfläche, das „Null-Heizenergiehaus“ verursacht Mehrkosten von über 500 EUR/m² Nutzfläche [408].

Bild 7.02. Erforderliche Mehrkosten gegenüber heutigen Mindestanforderungen, die zur Erreichung des angestrebten Heizenergiebedarfs notwendig wurden. Der schraffierte Bereich deckt Ergebnisse aus über 200 Bauvorhaben ab [408].

Die Mehrkosten für den Wärmeschutz liegen zwischen 7 und 25 EUR/m² Nutzfläche oder bei ca. 2% der reinen Baukosten gegenüber der WSVO’95. Der Preis je eingesparter kWh beträgt über die Abschreibungsdauer der Energiesparmaßnahmen 2 bis 6 Eurocent/kWh Nutzenergie. Die Fülle möglicher unterstützender Festsetzungen macht deutlich, dass bereits bei den Überlegungen zum städtebaulichen Entwurf in einem Wettbewerbsverfahren viele Einflussmöglichkeiten bestehen, die leider immer noch zu selten vom Auslober eingefordert werden (die auch nirgendwo geregelt sind, keine Verordnungssteuer im Entwurfsprozess). Es gibt keine umfassende Handlungsanweisung oder Richtlinie (wie die EnEV), auch keine Erfolgskontrolle (wie wiederum die Energiekennzahl), und bisher kein Gütesiegel, bei der energetischen Optimierung von städtebaulichen Wettbewerbsbeiträgen. Ende 2002 traten RAL-Güte- und Prüfbestimmungen des Deutschen Institutes für Gütesicherung und Kennzeichnung in Kraft, die für die Planung und Bauausführung von Häusern in besonders energiesparender Bauweise gelten. Hierzu zählen Gebäude mit besonders hohem baulichen Wärmeschutz, konsequenter Vermeidung oder Minderung von Wärmebrücken, hoher Luftdichtheit der Gebäudehülle und einer Ausstattung mit besonders

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

effizienten gebäudetechnischen Anlagen. Als besonders energiesparend in diesem Sinne werden genannt: „Niedrigenergie-Hauses“, „Passivhäuser“ sowie „Nullenergie-Häuser“ bezeichnet. Darüber hinaus ist den Anforderungen an besonders energiesparende gebäudetechnische Anlagen nachzukommen, die möglichst geringe Umweltbelastungen und Wärmeverluste mit sich bringen – so im Falle der Heizungsanlagen, der Brauchwassererwärmung sowie der Lüftung. Gütezeichen für Niedrigenergie-Bauweise mit der Inschrift „Planung“ werden objektbezogen vergeben und basieren auf mehrfach geprüften gütegesicherten Planungsunterlagen. Das RAL-Gütezeichen für Niedrigenergie-Bauweise mit der Inschrift „Bauausführung“ durch unabhängige Prüfer; erst verliehen nach Fertigstellung des jeweiligen Objektes. Die Qualität der gütegesicherten Leistungen wird danach in regelmäßigen Abständen sichergestellt. Im Hinblick auf die Berücksichtigung energierelevanter Kriterien ist ein beschränkter Wettbewerb oder das Gutachterverfahren vorteilhaft. Hier kann eine begrenzte Teilnehmerzahl gezielt hinsichtlich ihrer Erfahrung beim energiesparenden Planen und Bauen ausgewählt werden. Die Zusammenarbeit zwischen Stadtplanern, bzw. Architekten mit Energieplanern ist bei komplexen Aufgaben wünschenswert, kann sogar gefordert werden. Dem Wettbewerbsteilnehmer müssen die energetisch relevanten Prüfkriterien und ihre Gewichtung genannt werden. Unverzichtbar sind hier die Verschattungsfreiheit und der Nachweis der A/Ve-Verhältnisse. In Reihen der Fachpreisrichter, zumindest aber bei den Beratern sollten Fachleute des energiesparenden Bauens zu finden sein [224]. 7.1.4

Gebäudetechnik

Heizung: Eine Niedrigenergiebauweise reagiert sehr schnell auf thermische Einflüsse. Direkte Sonneneinstrahlung kann selbst im Winter ausreichen, einen Raum zu erwärmen. Dann sollte die Heizungsanlage mit geringer Speicherfähigkeit schnell reagieren. Die künftigen Regelungssysteme werden schnell und präzise auf veränderte Umgebungsbedingungen reagieren, wie z.B. offene Fenster, zusätzliche Sonneneinstrahlung [294]. Bei Verwendung von Wärmeschutzglas müssen die Heizkörper nicht mehr unter dem Fenster stehen, denn die Oberflächentemperaturen am Glas liegen nur geringfügig unterhalb der Raumtemperatur. Dennoch ist es empfehlenswert auch bei hochwärmegedämmten Gebäuden die Heizkörper weiterhin unter den Fenstern anzuordnen, etwa wenn Fensterkonstruktionen mit Außenluftdurchlasselementen ausgestattet werden (Luft-Zugbelästigung). Es ist

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ausreichend die Heizkörper auf eine Systemtemperatur von z.B. 70°C/45°C auszulegen. Bei Einkopplung von Sonnenenergie in der Heizungsanlage und bei Wärmepumpenbetrieb ist es notwendig, die Vorlauftemperatur niedriger zu wählen und somit sinnvoll Fußboden- bzw. Wandflächenheizung zu installieren (50°C/30°C). Eine Verbesserung des Regelverhaltens von Fußbodenheizungen kann durch den Einbau von Trockenestrichen und einer Erhöhung der Wärmedämmung zum Keller erreicht werden [257]. Die Heizungs- und Warmwasserleitungen im Gebäude müssen nach der EnEV gut wärmegedämmt sein und sollten innerhalb der beheizten Hülle (DIN V 4701-10) liegen [411]. Da bei Gebäuden Heizungsrohre in Aussparungen in den Außenwänden geführt werden, diese relativ schlecht in Bezug auf das warmgehende Rohr gedämmt sind und somit zu erhöhten Wärmeverlusten führen, werden durch den Einbau einer Außendämmung (besonders bei Gebäuden im Bestand) diese Verluste reduziert. Bei trägen, wenig flexiblen Heizsystemen steigt der Heizwärmebedarf um bis zu 9 kWh/(m²a). Mit steigender Kesselleistung wächst der Heizenergiebedarf. Die Größenordnung liegt bei etwa 5 kWh/(m²a). Die Versorgungsleitungen müssen bereits in der frühen Gebäudeplanung berücksichtigt werden, um kurze Leitungslängen sicherzustellen. Hier muss der Informationsfluss zwischen Architekt und Fachingenieur früher und vertiefter einsetzen. Der Heizungskeller hat seinen Sinn verloren. Wärmeerzeuger gehören in die beheizte Zone des Hauses. Der Anlagenplaner muss von dem Ziel abkommen, möglichst viel Technik ins Gebäude planen zu wollen. Hier gilt im besonderen Maße der Grundsatz: „Weniger ist mehr!“ Auf die Leistungsaufnahme der Antriebe ist im besonderen Maße zu achten. Die Umwälzpumpenleistung muss nicht größer sein als 1‰ der Kesselleistung. Kessel in Niedrigenergiehäusern sollten 10 kW (Einfamilienhäuser) nicht überschreiten. Der Warmwasserbedarf darf kein Auslegungskriterium für die Anlagengröße sein. Wenn Solaranlagen für die Warmwasserversorgung in die Anlage eingebunden werden, müssen sie groß genug sein, damit der Kessel sicher für 4 bis 6 Monate im Jahr abgeschaltet werden kann. Sonst ist die Anschaffung energetisch nicht sinnvoll, da der Kessel im unteren Teillastbereich sehr schlechte Wirkungsgrade besitzt.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Die Wärmedämmung der Armaturen in den Heizungs- und Warmwasseranlagen muss verbessert werden. Hier treten immer noch sehr große Verluste auf. Auch Lüftungsleitungen benötigen gute Dämmungen. Lüftungsanlagen müssen sich automatisch abschalten können, wenn der Nutzer die Fenster öffnet, oder wenn die Außenlufttemperatur über 10°C ansteigt. Thermostatventile sollten durch einen Fensterkontakt verriegelt werden. Üblicherweise öffnen Thermostatventile, wenn Fenster geöffnet werden, da die einströmende kalte Luft ihnen einen Wärmebedarf vorgibt. Eine Verriegelung der Heizkörper bei geöffneten Fenstern könnte zu einem energiebewussten Lüften führen, da dann nämlich der Raum auskühlt [301]. Auf Zirkulationsleitungen sollte verzichtet werden. Das gesamte Heizsystem muss hydraulisch abgeglichen sein. Die Größe der Heizflächen muss tiefere Heizwassertemperaturen ermöglichen, z.B. 60°C/40°C, um die Verluste im Rohrnetz zu senken. Die Temperaturdifferenz (Spreizung) zwischen Vorlauf- /Rücklaufleitung sollte 20 K nicht unterschreiten. Warmwasser: Im Wohnungsbau hat sich die Kombination Heizung und Warmwasserversorgung bewährt. Im Einfamilienwohnhaus sind 300 Liter Speichergröße bei Einsatz einer Solaranlage sinnvoll. Im Mehrfamilienwohnhaus muss die Speichergröße sorgfältig mit der Kesselleistung auf die äußeren Rahmenbedingungen angepasst werden. Zur Energieeinsparung sollte im Einfamilienwohnhaus auf den Einsatz einer Zirkulationsleitung verzichtet werden. Durch Einbau einer thermischen Solaranlage kann bei guter Auslegung etwa die Hälfte des jährlichen Wärmebedarfs für die Warmwasserversorgung gedeckt werden. Sollten beim Neubau die Finanzmittel für eine Solaranlage nicht ausreichen, so kann durch Verlegen der Leitungen die Möglichkeit der Nachrüstung geschaffen werden. Durch Einbau eines Pufferspeichers ist darüber hinaus die Nutzung der Solaranlage zur Unterstützung der Heizungsanlage möglich. Dafür sind im Einfamilienwohnhaus in der Regel mindestens 10 m² Kollektorfläche erforderlich [411]. Durch die Verminderung der Stunden je Tag, zu denen der Sollwert der Raumlufttemperatur aufrecht erhalten werden soll, kann ebenfalls eine merkliche Bedarfsreduzierung erzielt werden, die sich jedoch nicht proportional zu der Dauer der Unterbrechungszeit verhält.

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Lüftung: Für eine ausreichende Lüftung sind etwa 30 m³ Außenluft je Stunde und Person erforderlich. Die Dimensionierung sollte nicht nach Luftwechselraten erfolgen. Der Gesamtluftwechsel setzt sich aus der Förderung durch die Anlage, der Fensterlüftung und aus Restleckagen zusammen. Sinnvoll ist auch die Dimensionierung nach Luftmengen pro Raumtyp, wie sie nach DIN 1946 möglich ist: Volumenstrom in m³ je h für Raumtyp Küche 60, Bäder 40, WC, Vorratsraum 20. Theoretisch kann dieser Luftaustausch durch regelmäßiges Fensterlüften erreicht werden. Praktisch sieht es aber ganz anders aus: Entweder wird deutlich zu viel oder zu wenig gelüftet. In Gebäuden in Niedrigenergiebauweise gehört deshalb eine einfache Abluftanlage zur Grundausstattung, Bild 7.03a. Hierbei wird über Ventile oder Blendrahmen in der Außenwand oder die Fenster Außenluft in die Wohnund Schlafräume gesaugt und die Luftnachströmöffnung im Bereich der Heizkörper anzuordnen sind. Diese Luft strömt, soweit die Gebäudehülle genügend luftdicht ist, über die Flure in die Abluftzonen Küche und Bad. Hierbei wird die belastete Luft abgesaugt und mittels eines Ventilators (ca. 10 bis 30 Watt/h/m³ Luftvolumen) durch ein Rohr-/ Kanalnetz aus dem Gebäude transportiert. Rohrnetz und Ventile sollten einfach zu reinigen (regelmäßige Wartung) und strömungsgünstig (druckverlustarm) konzipiert sein [411]. Verhältnis zwischen eingesetzter Antriebsenergie, Strom zur zurückgewonnenen Wärmeenergie ≈ 1 : 5.

Bild 7.03a.

Wohnungslüftungssystem als zentrales Abluftsystem – die einfache Lösung.

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Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung führt nur unter folgenden Voraussetzungen zur Energieeinsparung: − Die Gebäudehülle muss sehr dicht ausgeführt sein. Bei einer BlowerDoor-Messung sollte die Wechselrate bei 50 Pa Druckdifferenz unter Eins liegen (nL50 ≤ 1 h-1). − Die Fenster sollten zum effektiven Betrieb, besonders in der kalten Jahreszeit, konsequent geschlossen bleiben. Zusätzliches Fensteröffnen beeinflusst den Luftwechsel erheblich und reduziert das Einsparpotential. Die Lüftungsanlagen sollen so geschaltet werden, dass sie abgeschaltet werden, sobald die Fenster geöffnet sind. − Der Außenluftwechsel der Lüftungsanlagen sollte nicht höher als 0,3 bis 0,4 h-1 eingestellt werden, da über Fugen ein zusätzlicher Luftwechsel stattfindet, der zwar von der Dichtigkeit der Gebäudehülle abhängt, sich aber nicht völlig unterbinden lässt. − Um aus der Abluft ein Maximum an Energie rückgewinnen zu können, darf die Außenluft vor Erreichen des Wärmetauschers keine Wärme aus beheizten Zonen entziehen, sondern muss auf kurzem Wege dem Wärmetauscher zugeleitet werden. Die Anlagen sollten daher nahe der Außenluftansaugstelle positioniert sein. − Die Lüftungsleitungen müssen möglichst kurz sein, um die Leitungswiderstände klein zu halten. Die Leitungslänge sollte möglichst 10 m nicht überschreiten. − Die Zu- und Abluftventilatoren müssen so dimensioniert werden, dass das Verhältnis von rückgewonnener Wärme zu eingesetztem Ventilatorstromverbrauch über 5 liegt. Gegebenenfalls sind die Rohrleitungswiderstände zu verkleinern. Die Regelung der Anlagen sollte so gewählt werden, dass die Anlagen abgeschaltet werden, wenn der Verhältniswert von 5 unterschritten wird. − Die Leistungsaufnahme aller Ventilatoren zusammen darf 50 W nicht überschreiten, um eine Energiekosteneinsparung sicherzustellen. − Die Küchenabzugshauben sollten wegen der Verschmutzung der Luftleitungen (Fettablagerungen) und des Wärmetauschers nicht an die Wohnungslüftungsanlage angeschlossen werden; im Sommer kann sie nicht abgeschaltet werden. Die Dunstabzugshaube ist als Bedarfslüftung zu bezeichnen und sollte vorteilhaft im Außenluft-/ Fortluftbetrieb betrieben werden. Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung entziehen der abgesaugten Abluft Energie und wärmen die Außenluft vor, die über ein zweites Kanalrohr den Wohn-, Schlaf- und Arbeitsräumen zugeführt wird Bild 7.03 b.

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Die Auswahl des Anlagentyps muss frühzeitig erfolgen, damit bereits in der Planungsphase der Platz für Rohrleitungen und Zentralgerät mit berücksichtigt werden kann. Günstig ist eine möglichst kurze, unverzweigte und strömungsgünstige Ausführung der Lüftungskanäle. Glattwandige, hygienisch einwandfreie Rohr-/ Kanalnetzelemente, z.B. Wickelfalzrohre sind empfehlenswert. Strömungsgeschwindigkeiten der Luft < 2,5 m/s. Der Komfort liegt darin, dass die Außenluft gefiltert und vorerwärmt in die Räume gelangt. Lüftungsgeräte mit hochwertigen Filtern einsetzen.

Bild 7.03b.

Wohnungslüftungssystem mit Wärmerückgewinnung – die komfortable Lösung.

Werden mehrfach täglich Fenster geöffnet und wird zusätzlich zum Luftaustausch über die mechanische Lüftungsanlage über Stoßlüftung Luft ausgetauscht, können Bedarfserhöhungen von 50 kWh/(m²a) entstehen. Neuzeitliche Rückgewinnungsanlagen erreichen Rückwärmezahlen von über 80% (entspricht etwa 28 kWh/(m²a) bei 0,5fachem Luftwechsel. Bei

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Anlagen mit Gleichstrommotoren steht dem Aufwand von 2 bis 3 kWh/(m²a) elektrischer Antriebsenergie eine Einsparung von 25 bis 30 kWh/(m²a) gegenüber. Die Gebäude müssen eine sehr gute luftdichte Hülle haben, damit die erwartete Energieeinsparung eintritt. Der Nutzer legt Wert auf einen niedrigen Geräuschpegel und auf eine je nach Bedarf von ihm einstellbare Luftmenge, ohne dabei auf die Grundlüftung zu verzichten. Einfache Bedienung mit Filterwechselanzeige und gute Zugänglichkeit der Geräte für Wartung und Service. 7.1.5

Checkliste und Planungsablauf

Mit der EnEV werden Gebäude in Niedrigenergiebauweise für den Neubau zur Regel. Empfehlenswert ist daher eine Checkliste für den Planungs- und Bauablauf nach dem IMPULS-Programm; sie hilft besonders bei Prüfung von Angeboten. Checkliste Planungs- und Bauablauf

7.1 Energieeinsparhäuser

Checkliste Niedrigenergiehäuser

555

556

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

7.2 Anforderungen an Bauteile für Neubauten 7.2.1

Außenwände

Auf Bild 7.04 sind die notwendigen Außenwand-Eigenschaften aufgelistet.

Bild 7.04. Außenwandeigenschaften [412].

Wenn die Nutzfläche festgelegt ist, hängen der Umfang der Außenwand und deren Kosten hauptsächlich davon ab, welchen Gebäudetyp und welchen Grundriss man wählt. Voraussetzung für den zulässigen Vergleich ist natürlich, dass die Geschosshöhe außer Acht gelassen werden kann. Mit Bezug zur EnEV bedeutet dies: Die geringste Außenwandfläche haben Reihenhäuser. So benötigen schmale dreigeschossige Reihenhäuser weniger Außenwandfläche, als breite zweigeschossige oder eingeschossige. Generell gilt: Je tiefer das Gebäude ist, um so geringer ist die Außenwandfläche. Für überschlägige Rechnungen kann man bei einem zweigeschossigen Reihenhaus von rd. 0,75 m² Außenwandfläche je m² Nutzfläche ausgehen. Dies ist ein Mittelwert, der z.B. für ein typisches Haus mit 100 m² Nutzfläche und 10 m Tiefe zutrifft.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

557

Bei Doppelhäusern wächst der Anteil der Außenwände erheblich. Hier gilt die bei Reihenhäusern erwähnte Regel, die tiefe Gebäude bevorzugt, nicht mehr. Die Annäherung an das Quadrat (im Grundriss gesehen), bzw. an den Kubus (wenn man das ganze Haus als Baukörper betrachtet) bringt die geringsten Außenwandflächen. Für eine überschlägige Rechnung sind bei diesem Haustyp bereits 1,25 m² Außenwandfläche je m² Nutzfläche anzunehmen. Sehr ungünstig wird es bei freistehenden Gebäuden. Dort wächst der Anteil der Außenwandfläche naturgemäß weiter, da nun vier Seiten nach außen freiliegen. Für überschlägige Berechnungen sind bei diesem Haustyp 1,75 m² Außenwandfläche je m² Nutzfläche zu rechnen. Wandelt man in diesem Musterbeispiel ein zweigeschossiges Reihenhaus mit 100 m² Nutzfläche in ein freistehendes Einfamilienhaus um, so wird es sogar 1,8 m² Außenwandfläche je m² Nutzfläche aufweisen. Quintessenz dieser simplen Kalkulation: Freistehende Gebäude weisen mindestens doppelt soviel Außenwandfläche wie Reihenhäuser auf. Doppelhäuser liegen etwa in der Mitte zwischen den Werten von Reihenhaus und freistehendem Gebäude. Durch Ecken, Vor- und Rücksprünge kann der Umfang der Außenwandfläche, der je m² Nutzfläche anfällt, noch drastisch vergrößert werden. Was bedeutet das in Euro und Cent umgemünzt? Ganz grob gerechnet kann angenommen werden, dass die Kosten je m² Außenwandfläche zwischen 150 Euro/m² bei einfacher und 300 Euro/m² bei komplizierter Ausführung variieren. Abhängig von der Bauweise (ob Reihenhaus, Doppelhaus oder freistehendes Gebäude) wird also jeder m² Nutzfläche mit 0,75 bis 1,75 m² Außenwandfläche belastet. Schlägt die einfache Ausführung einer Außenwand bei einem Reihenhaus mit ca. 140 Euro/m² Nutzfläche zu Buche, so belastet die Außenwand die Kosten des Quadratmeters Nutzfläche beim Doppelhaus bereits mit ca. 225 Euro/m² und beim freistehenden Gebäude mit 320 Euro/m². Und das wohlgemerkt immer bei gleicher Art der Außenwand. Die Dicke einer Außenwand lässt sich nicht beliebig vergrößern, weil bei einer bestimmte Dicke andere Kennwerte, als der zunächst im Vordergrund stehende Wärmedurchgangskoeffizient dominant werden (Wohnflächenverlust, Kosten usw.) und die Optimierung der eigentlichen Zielgröße in den Hintergrund tritt. Wenn ein derartiger Grenzwert erreicht wird, kann allerdings auch überlegt werden, ob man zu Konstruktionsänderungen des Bauteils greift, die die zuvor genannten Nachteile nicht haben. Um die Verbesserung des Wärmeschutzes – also niedrige Wärmedurchgangskoeffizienten – zu erreichen, kann die Außenwanddicke erhöht werden. Beim Übergang von einer Wanddicke auf die nächstmögliche Wanddicke, ergeben sich aber erhebliche Kostensprünge, die prozentual in Bild

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

7.05 auf eine Grundkonstruktion bezogen werden. Diese Kostensprünge sind um so gravierender je höher die Wärmeleitfähigkeit des betreffenden Wandmaterials ist. Der Grund dafür ist, dass höhere Wärmeleitfähigkeiten mehr Materialdicken erfordern, als geringe Wärmeleitfähigkeiten. Andererseits sind geringe Wärmeleitfähigkeiten bei Wänden gekoppelt an geringe Rohdichten (Schallschutz) und geringe Festigkeiten (Tragfähigkeit). Unter wirtschaftlichen Aspekten sollen Kostensprünge bei allen Bauteilen, deren Wärmeschutz nach der Energieeinsparverordnung verbessert werden muss, vermieden werden. Kostensprünge entstehen bei allen Bauteilen, wenn eine einfache Vergrößerung von Schichtdicken nicht zu dem gewünschten Wärmeschutz führt und wenn aus anderen Gründen zu große Sprünge bei Schichtdicken unumgänglich bleiben. Da Kostensprünge für verschiedene Bauteile bei unterschiedlichen Wärmedurchgangskoeffizienten auftreten, müssen die Bauteile einzeln betrachtet werden. Bei der Anordnung von Dämmschichten ist der Zuwachs an Wanddicke nicht mehr entscheidend; da die Wand nur geringfügig dicker wird, entstehen praktisch keine Kostensprünge bei einer Außenwand und keine Wohnflächenverluste, vgl. Bild 7.06.

Bild 7.05. Kostenzuwachs (Mittelwerte für unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten) bei Veränderungen von Wanddicken aus Mauerwerk [94].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

559

Bild 7.06. Kostenzuwachs bei Außenwänden aus Mauerwerk bei Erhöhung durch eine Dämmschicht [94].

Eine einschalige Kalksandstein-Außenwand, z.B. mit 8 cm Thermohaut, erreicht einen U-Wert von 0,4 W/(m²K). Bei zweischaligen KalksandsteinAußenwänden mit Kerndämmung ist bereits heute eine Wärmedämmschicht von 8 cm üblich. Der U-Wert dieser Wandkonstruktion liegt ebenfalls bei 0,4 W/(m²K). Die Mauerwerksnorm DIN 1053 erlaubt bei zweischaligen Wandkonstruktionen bis zu 15 cm Wärmedämmung. Der UWert beträgt dann sogar 0,2 W/(m²K). Durch „schlanke Außenwand-Konstruktionen“ gewinnt man Wohnraum. Zwar erfüllt u.U. ein 36,5 cm dickes Mauerwerk die Anforderungen der Energieeinsparverordnung, ein Verbund als Kalksteinmauerwerk und Dämmstoff jedoch bietet schon bei einer Dicke von nur 28 cm einen wesentlich besseren Wärmeschutz. Bei einem Einfamilienhaus von 100 m² gewinnt man dadurch immerhin 3 m² mehr Wohnfläche und das ist bei Vermietung oder Verkauf des Hauses bares Geld. Die Wirtschaftlichkeit verschiedener Außenwandkonstruktionen wurde im Hinblick auf Investitions- und Betriebskosten sowie der EnEV anhand eines Vergleichsgebäudes untersucht, wobei Kalt- und warme Mieten als Maßstab dienten. Dem Wirtschaftlichkeitsvergleich wurden Außenwand-

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

konstruktionen zugrunde gelegt, mit denen der Jahres-Heizwärmebedarf den Anforderungen der Energieeinsparverordnung genügt; die Heizkosten sind jedoch im Vergleich zu den Investitionskosten gering. Aus einem Kostenvergleich anhand des durchgerechneten Beispieles lassen sich folgende allgemeingültige Erkenntnisse ableiten: − Je geringer die Dicke der Außenwandkonstruktion ist, desto höher wird die Gesamtwohnnutzfläche bei vorgegebenen Gebäudeaußenabmessungen. − Einschichtige Außenwandkonstruktionen (porosierte Leichthochlochziegel, Porenbeton) lassen sich i.a. nur noch in Wanddicken von 36,5 cm herstellen, um den Anforderungen der EnEV zu genügen. − Aufgrund der durch die neue Energieeinsparverordnung gestellten Anforderungen ist der Transmissionswärmebedarf, der sich infolge der Wärmeleitung durch die Außenbauteile ergibt, gering im Vergleich zum Lüftungswärmebedarf. Ohne Berücksichtigung der Wärmegewinne durch Wärmezustrahlung beträgt der Anteil des Lüftungswärmebedarfs ca. 60%, bezogen auf den gesamten Wärmebedarf (infolge Transmission und Lüftung). – Für die Zukunft erscheint es daher wichtiger, die Frage der Wohnungslüftung näher zu untersuchen, anstatt den Wärmeschutz der Außenbauteile weiter zu erhöhen. Dem Einsatz von gesteuerten Lüftungssystemen ist dabei verstärkte Beachtung zu schenken. − Die Heizkosten sind unter Berücksichtigung des angehobenen Anforderungsniveaus relativ gering im Vergleich zu den Kosten Mieten, die aus den Investitionen herrühren. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die unterschiedlichen Außenwandkonstruktionen zwar einen Einfluss auf die Gesamtkosten eines Gebäudes haben, dass aber unter Berücksichtigung marktüblicher Kostenschwankungen sämtliche untersuchten Außenwandkonstruktionen weiterhin ihren Anwendungsbereich finden werden [176]. Die nachfolgende Tabelle 7.06 gibt einen Überblick über den Aufbau der in wärmetechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht untersuchten Außenwandkonstruktionen. Ein Grenzwert von 0,2 W/(m²K) bedeutet das verdrängen bewährter Konstruktionen vom Markt. Der Wert von 0,4 W/(m²K) kann als Kompromiss zwischen den Erfordernissen des Umweltschutzes und den Zwängen des Marktes angesehen werden.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

561

Tabelle 7.06. Aufbau und Vergleich der in wärmeschutztechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht untersuchten Außenwandkonstruktionen [176]. Wand Schichtaufbau (von innen nach außen

d [cm]

U Preis Gesamtkosten Baukosten [W/(m²K)] [EUR/m²] [EUR] [EUR/m²Wfl.]

I

1,0 cm Gipsputz 17,5 cm Kalksandstein 12,0 cm Wärmedämmverbundsystem

31,0

0,30

104,00

809040

1455

II

1,0 cm Gipsputz 17,5 cm Kalksandstein 12,0 cm Mineralfaser Belüftete Fassadenbekleidung auf AluminiumUnterkonstruktion

35,0

0,29

148,00

852436

1533

III

1,0 cm Gipsputz 24,0 cm Kalksandstein 12,0 cm Wärmedämmverbundsystem

37,5

0,29

120,00

822317

1508

IV

1,0 cm Gipsputz 36,5 cm Leichthochlochziegel 5,0 cm Wärmedämmputz

42,5

0,35

186,50

891150

1634

IVa

1,0 cm Gipsputz 36,5 cm Leichthochlochziegel 2,0 cm Kalkzementputz

39,5

0,44

156,50

855450

1569

V

1,0 cm Gipsputz 36,5 cm Porenbeton 2,0 cm Wärmedämmputz

39,5

0,37

143,00

843232

1547

Va

1,0 cm Gipsputz 36,5 cm Porenbeton 2,0 cm Kalkzementputz

39,5

0,40

138,50

837300

1536

VI

Betonsandwichwand bestehend aus: 14,0 cm Tragschale 10,0 cm Wärmedämmung 7,0 cm Vorsatzschale

31,0

0,36

130,00

826066

1486

Die baukonstruktiven Möglichkeiten eines wenig schadensanfälligen [136] monolithischen Mauerwerks mit U-Werten der Außenwand von ca. 0,4 . . . 0,2 W/(m²K) haben das Anforderungsniveau in der Energieein-

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

sparverordnung maßgebend bestimmt. Ein erhöhtes Bauschadensrisiko ergibt sich aus dem neuen Anforderungsniveau nicht. Die Forderungen der Baustoffindustrie werden erfüllt, mit niedrigen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten sind bei 30 cm Wanddicke ausreichende Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,4 W/(m²K) gegeben. Die Bundesregierung hatte bereits zu Beginn des Novellierungsverfahrens festgehalten, dass auch die im Süden Deutschlands verbreitete einschalige Bauweise mit dem neuen Anforderungsniveau vereinbar sein sollte [187]. Zeitgemäß wärmedämmende Mauersteine sollen in der Lage sein, die EnEV ohne zusätzliche Wärmedämmsysteme zu erfüllen [131]. Ein mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient von 0,4 W/(m²K) bedeutet aber, dass das einschalige Ziegelsichtmauerwerk und der Hochlochziegel im Außenmauerwerk kaum noch Verwendung finden werden, sondern für die einschalige Wand der hochwärmedämmende Leichtziegel. Die niedrigeren Wärmedurchgangskoeffizienten der Standard-Konstruktionen werden in bezug auf den Wärmeschutz durch Leichthochlochziegel mit nachgewiesener und überwachter Wärmeleitfähigkeit erreicht. Auch beim zweischaligen Mauerwerk sollte auf diese Steine zurückgegriffen werden. Ausreichender Wärmeschutz, auch ohne zusätzliche Wärmedämmstoffe oder möglichst geringe Werte des Wärmedurchgangs sind hierfür die Gründe [134]. Die äquivalenten Dämmstoffdicken liegen in der für heutige Neubauten üblichen Größenordnung, sie betragen für U < 0,4 W/(m²K) für die WLG 035: 7 cm und WLG 040: 8 cm. Die Quantifizierung des maximal zulässigen Jahres-Heizwärmebedarfs im Rahmen der Energieeinsparverordnung ließ nur einen Kompromiss zu. Es existieren wohl Konstruktionen im Bereich von U • 0,2 W/(m²K), andererseits liegen Werte beim Niedrigenergiehaus von 0,4 W/(m²K) vor. Höhere Werte würden den gegebenen Auftrag nach Sicherstellung eines Niedrigenergiehaus-Niveaus nicht gerecht werden. Die Energieeinsparverordnung enthält keine Grenzwerte für Bauteile. Aufgrund umfangreicher Berechnungen verschiedener Gebäudearten, ist jedoch zu erwarten, dass nur mit Wärmedurchgangskoeffizienten ≈ 0,4 W/(m²K) für Außenwände Kostensprünge auch bei anderen Bauteilen vermieden werden können. Schlechter Wärmeschutz der Außenwände lässt sich zwar noch bis zu einer gewissen Größenordnung durch besseren Wärmeschutz, z.B. des Daches oder der Kellerdecke kompensieren, führt dann aber zu Kostensprüngen bei diesen Bauteilen; Wärmedurchgangskoeffizienten für Außenwände über 0,5 W/(m²K) sollten grundsätzlich vermieden werden.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

563

Eine Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,4 auf z.B. 0,55 W/(m²K) entspricht einer Erhöhung des Jahres-Heizwärmebedarfs um − 6,5 bis 13 kWh/(m²a) bei Ein-, Zweifamilienhäusern und üblicher Anlagentechnik, − 5 bis 8 kWh/(m²a) bei Mehrgeschosswohnbauten und üblicher Anlagentechnik und ist durchaus von beachtlicher Größenordnung. Welchen Einfluss dabei die Kompaktheit eines Gebäudes besitzt, erläutert Bild 7.07.

Bild 7.07. Kompaktheit von Gebäuden.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Bei monolithischem Wandaufbau sind bei Verwendung üblicher Putze die Wärmedämmeigenschaften allein von der Wanddicke und der Wärmeleitfähigkeit des Materials abhängig. Bild 7.08 zeigt die zur Erlangung vorgegebener U-Werte erforderliche Wärmeleitfähigkeit des Wandmaterials.

Bild 7.08. Wärmedurchgangskoeffizienten in Abhängigkeit von der erforderlichen Wärmeleitfähigkeit für monolithische Außenwandkonstruktionen unterschiedlicher Dicke.

Bei mehrschichtigen Außenwand-Konstruktionen, z.B. − Mauerwerks- oder Betonwänden mit Wärmedämmverbundsystem (Thermohaut), − zweischaligen Mauerwerk mit Kerndämmung − Mauerwerk oder Betonwänden mit Vorhangfassaden, − Holztafelbauart, lassen sich durch entsprechende Dämmstoffdicken U-Werte zwischen 0,15 bis 0,30 W/(m²K) problemlos erzielen.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

565

− Bei Einsatz von Porenbeton mit Plansteinen mit einer Rohdichte von 400 (500) kg/m³ und der Wärmeleitfähigkeit von 0,12 (0,16) W/(mK) ergeben sich unter Berücksichtigung von 2 cm Kalkzementmörtel Außenputz und 1 cm Gips-Innenputz und der üblichen Verlegung in Dünnbettmörtel U-Werte von 0,37 (0,48) W/(m²K) für 30 cm Mauerwerk 0,31 (0,40) W/(m²K) für 36,5 cm Mauerwerk 0,23 (0,30) W/(m²K) für 49 cm Mauerwerk. − Für Ziegelmauerwerk beträgt die Wärmeleitfähigkeit nach DIN 4108-4 λ ≥ 0,30 W/(mK). Es bestehen jedoch sehr viele Zulassungen mit λ = 0,15 . . . 0,24 W/(mK). Erreichbar sind mit Ziegelmauerwerk U-Werte von 0,38 (36,5 cm) bis 0,45 W/(m²K) (49 cm) ohne zusätzliche DämmMaßnahmen. − Für Mauerwerk aus Leichtbetonsteinen nach DIN 4108-4 bei Verwendung von Naturbims eine Wärmeleitfähigkeit von λ ≥ 0,15 W/(mK) an. Zugelassen sind Werte bis 0,12 W/(mK). Damit sind die Forderungen ähnlich wie bei Ziegelmauerwerk erfüllbar. − Bei einschaligem Kalksandsteinmauerwerk sind unter Verwendung von Leichtmauermörtel LM 21 bzw. LM 36 und Steinen der Rohdichteklasse 0,7 bzw. 0,8 bei einer Mauerwerksdicke von 36,5 cm U-Werte von 0,44 bis 0,57 W/(m²K) erreichbar. − Eine Verbesserung der Wärmedämmeigenschaft einschaliger Mauerwerkswände kann durch die Verwendung eines Dämmputzes erzielt werden, deren Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,06 und 0,1 W/(mK) liegt. Bei Verwendung eines d = 6 cm dicken Dämmputzes der WLG 080 wird bei einer Wand mit einem Wärmedurchgangskoeffizient von 0,55 W/(m²K) ein verbesserter Wert von U = 0,39 W/(m²K) erreicht. Ein Dämmputz bewirkt die gleiche Änderung des Wärmedurchgangskoeffizienten, die eine Erhöhung der Mauerwerksdichte um 14 cm (Ausgangsbasis 30 cm dickes Mauerwerk) bzw. 17 cm (Ausgangsbasis 36,5 dickes Mauerwerk) [166]. Um dem planenden Architekten und Ingenieur in seinen Entscheidungen und in seiner Gestaltungsfreiheit nicht zu sehr einzuschränken, lässt die Energieeinsparverordnung zu, schlecht wärmegedämmte Bauteile durch besonders gut wärmegedämmte Bauteilbereiche an anderer Stelle aus-

566

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

zugleichen. Da die Effektivität von Dämmstoffdicken oberhalb von 20 bis 25 cm stark abnimmt, ist es sinnvoll, eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Dämmung anzustreben, wie folgende Überlegung verdeutlicht: Ein allseitig mit 8 cm Dämmung versehener Raum weist einen mittleren Wärmedurchgangskoeffizient von 0,5 W/(m²K) auf. Bringt man in der Hälfte der Raumoberfläche die doppelte Dämmstoffdicke, also 16 cm, auf, verringert sich der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient auf 0,38 W/(m²K). Würde man nicht die Hälfte der Raumteiloberfläche mit 16 cm, sondern alle Raumoberflächen gleichmäßig mit 12 cm – was den gleichen Dämmstoffeinsatz bedeutet –, würde sich ein um 10% geringerer mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient von 0,33 W/(m²K) ergeben. Dies macht deutlich, wie wichtig eine homogene Verteilung der Wärmedämmung ist [252]. In Fällen, in denen bei der Auslegung des Wärmeschutzes für die Gebäudeaußenhaut die gewählten Bauweisen an ihre Grenze kommen und eine aufwendigere Bauweise erforderlich wäre, lohnt sich demnach eine Prüfung, ob der Nachweis nicht günstiger durch Einbeziehen einer Lüftungsanlage erbracht werden kann, Bild 7.09.

Bild 7.09. Mögliche Vergrößerung des Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenwände bei Einsatz einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung [187].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Für die volle Ausschöpfung der Leistungsfähigkeit eines Wärmedämmverbundsystems der Außenwand ist ein winddichter Einbau der Dämmschichten erforderlich. Je nach der Ebenheit der Putzoberfläche kann es vorkommen, dass zwischen Dämmplatten und vorhandenem Putz ein Hohlraum entsteht, der nicht vollflächig mit Klebemörtel ausgeführt werden kann. Es ist darauf zu achten, dass an den „freien Rändern“ des Wärmedämmverbundsystems, es sind dies der Sockelbereich, die Anschlüsse an die Fenster und die oberen Endigungen der Wand im Bereich von Ortgang und Traufe und sonstigen Endigungen, mit flankierenden Maßnahmen ein winddichter Verschluss ausgeführt wird. Erfolgt diese Maßnahme nicht, so kann sich in Teilbereichen eine „belüftete“ Fassade einstellen (Rotationsströmung um die Wärmedämmschicht. Während alle konventionellen Wärmedämmmaßnahmen nur auf eine Reduzierung der Wärmeverluste zielen, werden bei der transparenten Wärmedämmung die Wärmeverluste der Wand durch Solargewinne kompensiert oder sogar Überschüsse erwirtschaftet, die in das Heizsystem eingehen. Inzwischen wurden unterschiedliche Funktionsprinzipien entwickelt. Die Gebäudehüllfläche wird umfunktioniert zur Wärmegewinnfläche. Dies erfordert jedoch eine verschattungsfreie Südorientierung. Abweichungen sind bis max. 20 K möglich. Auch das Zusammenspiel der natürlichen Wärmegewinnung durch Aufheizung durch die Fenster und transparente Wärmedämmung muss berücksichtigt werden. Alle Gebäudeformen sollten sich daher nach Süden öffnen und nach Norden schließen. Die transparente Wärmedämmung erlaubt aufgrund der Transparenz die Nutzung der auf die Fassade treffenden Solarstrahlung, die von dem dahinterliegenden Mauerwerk absorbiert und gespeichert wird. Entsprechend dem Verhältnis der Wärmedurchlasswiderstände von der Absorberschicht nach innen und außen sowie der Temperaturdifferenzen entsteht ein Wärmefluss von der Absorberschicht sowohl über das Mauerwerk nach innen und als auch über die transparente Wärmedämmung der Fassade nach außen. Der Wärmestrom, der üblicherweise in der Heizperiode von innen nach außen gerichtet ist, kehrt sich bei genügender Einstrahlung um; es ergeben sich Wärmegewinne. Die Wärme wird dabei zeitverzögert über die Innenwandoberfläche an den Raum abgegeben. Eine für ein effizientes Element transparenter Wärmedämmung notwendige Abschattungseinrichtung begrenzt die solare Einstrahlung zur Vermeidung von überhöhten Raumtemperaturen. Das Bild 7.10 zeigt den Schnitt durch eine Außenfassade mit transparentem Wärmedämmsystem. Der Aufbau der Elemente und die Funktion der einzelnen Schichten von außen nach innen sind wie folgt:

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

− Transparente Deckschicht aus eisenarmem Glas als äußerer Witterungsschutz. − Luftzwischenraum als zusätzlicher Wärmepuffer und Freiraum für die Sonnenschutzanlage, i.a. etwa 7 cm. − Sonnenschutzanlage: Elektrisch betriebene Rollos aus aluminiumbedampftem Gewebe zur Steuerung des Solarenergieeintrags und als Überhitzungsschutz im Sommer. − Transparentes Wärmedämmungs-Material: Etwa 10 cm dickes WabenMaterial als Polycarbonat. − Abdeckfolie zur Vermeidung von großflächiger Konvektion aus hochtransparentem Kunststoff. − Luftspalt zum Ausgleich von Unebenheiten des Mauerwerks. − Absorberfläche: Schwarz gestrichene Oberfläche der Außenwand mit hohem Absorptionsgrad (etwa 90%).

Bild 7.10. Prinzip der transparenten Wärmedämmung von Massivwänden; (Quelle: FhG-ISE). Das Rollo zur Regelung der Wärmeeinstrahlung. Glas: Schutzverglasung.

Die zur Abschattung ausgewählten Rollos sind über Revisionsöffnungen von außen für Wartung und Reparatur zugänglich. Die Behänge des Rollos bestehen aus aluminiumbeschichtetem Gewebe mit guten Reflektionseigenschaften und niedrigem Immissionsgrad für langwellige InfrarotStrahlung. Die Steuerung der Abschattungsanlage erfolgt über die mittlere

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Außenlufttemperatur, die Absorbertemperatur und über die Solareinstrahlung. Die Elemente werden über Öffnungen am unteren Ende der Elementeinheiten belüftet, wodurch ein notwendiger Ausgleich der Luft im Element bei thermischer Belastung, sowie der Austausch von feuchter Luft mit der Umgebung gewährleistet ist [305]. Bisher wurden folgende Materialien benutzt: Zunächst PMMASchaumplatten, PVC-Wellisolierplatten und Glasfaserfilze, dann Polycarbonat-Wabenplatten, Granulate und Glaskapillaren. Die transparente Wärmedämmung gehört zu den passiven Solarsystemen. Außer der transparenten Hülle ist eine mechanische Verschattung zur Verhinderung von Überhitzungen erforderlich. Die transparenten Wärmedämmungs-Paneele sind ca. 8 bis 12 cm dick. Eine Kombination mit Wärmedämmverbundsystemen ist noch in der Erprobung [226]. Die Regelung der gewünschten Innenraumtemperatur erfolgt durch Verstellen des Rollos, Bild 7.10. Das Gebäude stellt sich dadurch optisch nach außen hin als „intelligent“ da, weil durch das entsprechend der Strahlungsintensität und dem Wärmebedarf geöffnete oder geschlossene Rollo, die Fassade hell bzw. dunkel erscheint. Die transparente Wärmedämmverbundsystem-Massivwandtechnologie ergibt gegenüber dem hochgedämmten Gebäudesegment eine Primärenergieeinsparung von über 20%. Für Gebäude mit niedrigen inneren Lasten wird sich der Wert noch weiter verbessern, so dass ein Einsatz von TWDMassivwand-Fassaden, bei entsprechender Planung, im Büro- und Verwaltungsbereich durchaus Heizenergieverbrauchswerte von 20 kWh/(m²a) erreichbar sind. Außerdem ermöglichen die gegenüber traditionellen Gebäuden höheren Innenwand-Oberflächentemperaturen eine Absenkung der üblichen Raumtemperatur-Sollwerte ohne Behaglichkeitsverluste und damit eine weitere Energieersparnis. Direkt an TWD-Wände angrenzende Räume sollten nicht zu klein dimensioniert werden. Ist das Raumvolumen zu gering bemessen, muss überschüssige Wärme „weggelüftet“ werden und die Erträge werden geschmälert. Der Nutzer des Gebäudes muss berücksichtigen, dass keine großflächigen Möbelstücke an der TWD-Wand platziert werden können, um den Wärmestrom in den Raum nicht zu behindern. Bild 7.11 zeigt das Zusammenspiel von Fenster und Transparenter Wärmedämmung. Beide Systeme sind in ihrer Fläche und Orientierung so zu planen, dass sie sich wirkungsvoll ergänzen. Südlich orientierte Fenster und TWD harmonisieren gut, da die Wärme zeitlich gestaffelt im Raum anfällt [413].

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Bild 7.11. Energetisches Zusammenwirken von Fenstern und TWD-Wand [413].

Alle auf dem Markt erhältlichen TWD-Produkte besitzen derzeit kein spezielles Brandschutzzeugnis. Bei Gebäuden mit einer Höhe über 7 m sind als normal entflammbar (B2) eingestufte Materialien nicht mehr anwendbar, bzw. es müssen spezielle feuerhemmende Konstruktionen errichtet werden, um z.B. den Flammenüberschlag auf andere Geschosse zu verhindern. Eine TWD-Fassade ist in Bezug auf die durch sie erreichbare Heizwärmeeinsparung eines gut gedämmten Wärmedämmverbundsystems mit Fenstern aus neuzeitlichem Wärmeschutzglas unterlegen [351]. Ursache hierfür sind die großen Fortschritte in der Glastechnologie, die die frühere Isolierverglasung durch das viel bessere Wärmeschutzglas ersetzt haben. TWD-Fassaden werden deshalb auf kleine Marktfelder mit besonderen architektonischen Gestaltungswünschen bzw. auf Nischen- und Ergänzungsmärkte ohne mengenmäßige Bedeutung beschränkt bleiben. Zukünftige Entwicklungen müssen vordergründig zum Ziel haben, das KostenNutzen-Verhältnis zu verbessern. Zudem ist die Funktion über lange Zeit, besonders der Abschattungsanlagen, noch nicht abgesichert [305]. Gleiche Hinweise gelten auch für Hybrid Transparente Wärmedämmungen. Hinter der transparenten Wärmedämmung befindet sich ein Absorberregister für Wasser und an der Wandinnenseite ein Heiz- bzw. Kühlregister [351]. Auf diese Weise kann solarer Überschuss nutzbringend abgeführt werden, z.B. zur Warmwassererwärmung. Mehrschalige, transparente Glasfassaden stellen Hüllkonstruktionen von Gebäuden dar, bei denen vor bzw. hinter der eigentlichen Außenhaut eine zweite, gläserne Schicht angebracht ist, um funktionale Anforderungen und bauphysikalische Eigenschaften wie Wärme-, Sonnen- und Schallschutz oder die Möglichkeit eines natürlichen Luftwechsels zu verbessern. Beide Fassadenschalen können zum Zwischenraum hin geöffnet werden, die Öffnungen selbst können dabei manuell oder elektrisch betrieben werden. Eine konstruktive Systematik enthält Bild 7.12.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

Bild 7.12. Konstruktionssysteme für Vorhangfassaden.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Die vorgehängte Fassade, auch „Curtain Wall“, „Synergie-Fassade, intelligente Fassade, High-Tech-Fassade, Solskin, Twinface, Kristallhaut mit Firmament-Reflektor“ genannt, kann als eine geschosshohe, zwischen den Decken vorgehängte Konstruktion definiert werden, die nur punktweise befestigt ist und somit von der eigentlichen Tragkonstruktion losgelöst ist. Vgl. Bild 7.13.

Bild 7.13. Schematisiertes Ordnungssystem für Vorhangfassade nach verschiedenen Merkmalen, modifiziert nach W. Lang [351].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Bild 7.14 zeigt das Prinzip einer Doppelfassade (Vorhangfassade gegenüber einer konventionellen Fassade.

Bild 7.14. Prinzip einer konventionellen Fassade gegenüber einer Vorhangfassade (Doppelfassade).

Allgemeine Aussagen über die Funktion und Wirkung einer Vorhangfassade bei beliebigen Gebäuden sind vorher nur in begrenztem Maß möglich. Sie sind mit Sicherheit kein Allheilmittel für jegliche bautechnische Probleme. Es muss jeweils das für den Einzelfall optimale System konzipiert werden und Untersuchungen der Einflussgrößen auf das Raumklima wie der Luftwechsel und das Lüftungsverhalten bei extremen Wetterbedingungen wie z.B. bei starkem Wind oder hohen Temperaturen durch starke Sonneneinstrahlung im Sommer sind notwendig. Die einzelnen Komponenten von Fenster, Fensterelementen und Leichtfassaden wie Rahmen, Verglasungen, Paneele und Zusatzbauteile, wie z.B. Rollläden, müssen genau geplant werden. Neben den thermischen Eigenschaften sind auch stets andere Kriterien wie Brandschutz, Schallschutz, Sichtschutz und Sicherheit zu berücksichtigen [348]. Kosten für eine Vorhangfassade ab ca. 1000 Euro pro m² aufwärts.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Wegen des höheren Dämmstandards neuer Gebäude ist das Heizenergieeinsparpotential von Vorhangfassaden bei Neubauten nicht viel größer als das konventioneller Fassaden. In [350] werden gemessene Heizenergieeinsparungen von ca. 5% erzielt. Die im Winter erwünschte Erwärmung des Fassadenzwischenraumes kann während wärmerer Jahreszeiten zu Überhitzungsproblemen führen. Vorhangfassaden machen häufig eine Kühlung bzw. Klimatisierung der dahinterliegenden Räume erforderlich, wenn die Luftführung nicht in geeigneter Weise optimiert wird. Die sommerliche Kühlenergie kann extrem hoch ausfallen, das 2- bis 10-fache der winterlichen Heizenergie [351]. Luftspalten der Vorhangfassaden bescheren ferner Tauwasserprobleme. Werden Vorhangfassaden aus Schallschutzgründen geplant, so ist die Verschlechterung der sommerlichen Verhältnisse zu bedenken. Besonders das Lüftungskonzept ist auf diese Problematik hin abzustimmen [349]. Vorhangfassaden verbessern die Möglichkeiten der natürlichen Lüftung bei Hochhäusern. Der mit der Höhe zunehmende Winddruck wird in der Konstruktion abgebaut und die Lüftung kann zumindest zeitweise über die Fenster erfolgen. Dadurch wird die Lüftungsanlage entlastet oder ganz entfallen. Zudem wirkt sich die Möglichkeit natürlicher Lüftung positiv auf das psychische Wohlbefinden der Nutzer aus. Aus konstruktiver Sicht erleichtern Vorhangfassaden die Realisierung von Multifunktionssystemen: Innerhalb des wettergeschützten und einbruchsicheren Fassadenzwischenraumes können bewegliche Sonnenschutz- oder Tageslichtlenksysteme ebenso installiert werden wie auch Lüftungselemente für Tag- und Nachtlüftung [349]. Dass man mittels Fassadengestaltung mit Vorhangfassaden auch Gebäudelüftung betreiben kann, ist eine Tatsache, seit man sich mit der Lüftung beschäftigt. Pettenkofer und Rietschel, und danach viele andere, haben sich schon mit diesem Thema auseinandergesetzt. Jedes Gebäude ist auch eine Lüftungsanlage. Fassaden- und Fenstergestaltung spielen neben anderen baulichen Faktoren dabei eine wichtige Rolle. In den vergangenen Jahren ist es die luftdurchströmte Vorhangfassade, die besonders von Architekten als Lüftungsvorrichtung ins Spiel gebracht wird. Sie kann dies durchaus auch sein, was unbestritten sein soll. Ersatz für Technik ist dies nicht, es ist lediglich eine andere Technik. Denn Technik wird ja nicht dadurch definiert, ob man sich bewegende Teile einsetzt. Einige Befürworter der Vorhangfassade geben diese aber zur Zeit als einen Ersatz für Technik oder gar zur Vermeidung von Technik aus – und diesem muss ganz entschieden widersprochen werden! Die bei einigen Bauwerken entstehenden Vorhangfassaden sind Technik per Excellence – und zwar sehr anspruchsvolle und komplexe Technik. Man sollte es nicht zulassen, dass

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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hier ein Gegensatz zwischen Technik und Technik konstruiert wird. Lüftung mittels Ventilatoren ist eine Technik, die mittels Fassadengestaltung eine andere. Welche im konkreten Fall angewandt werden soll, ist eine Frage der Randbedingungen, wie Gestalt und Erscheinung des Bauwerks, Ansprüchen an das Raumklima, Investition, Betriebskosten und Energieverbrauch. Es ist nicht sachlich, hier einen „Philosophie-Disput“ Technik oder Nicht-Technik anzuzetteln, der schon von Ansatz her falsch wäre. Im hiesigen Klima – von Sonderfällen abgesehen – sind bauphysikalisch Doppelfassaden nicht sinnvoll. Die zweite Scheibe vor einem geöffneten Fenster ist sicherlich zunächst gewöhnungsbedürftig. Vergleicht man die einzelnen Fassadenarten hinsichtlich ihres Heizenergieverbrauchs, so stellt man fest, dass die einschalige Fassade (vorausgesetzt Lärm und Luftqualität des Außenraums lassen eine Fensterlüftung zu) zwar die einfachste und bei der natürlichen Lüftung die effizienteste darstellt, der Heizenergiebedarf aber der höchste ist. Er lässt sich durch eine zweite Schale bis zu 15% reduzieren, einerseits durch den besseren Wärmeschutz und andererseits durch die vorgewärmte Luft im Fassadenzwischenraum. Die Energieeinsparung bei einer verschließbaren doppelschaligen Fassade ist niedriger gegenüber einer permanent gelüfteten Doppelfassade und weitaus höher gegenüber einer einschaligen Fassade. Dort gehen die Möglichkeiten, resultierend aus der hohen solaren Aufheizung bei herabgelassenen Sonnenschutz, über die möglichen Einsparungen, die alleine durch den günstigeren U-Wert erzielt werden können, hinaus. Trotzdem ist die endgültige Heizkostenersparnis gering, da 10 kWh gerade mal ca. 30 EuroCent je m² und Jahr bedeuten. Langzeitmessungen an vier Gebäuden liegen in einer Forschungsarbeit [350] über die Erkenntnis von Doppelfassaden vor. An die Stelle von Vermutungen und Abschätzungen über das Verhalten dieses neuen Fassadentyps, die teils zu kontroversen Einschätzungen führen, können durch Messungen so abgesicherte Erfahrungen treten. Eine natürliche Lüftung über Öffnen der Fenster stellt, wie bei Einfachfassaden, den hygienisch erforderlichen Luftwechsel für Arbeitsplätze in Fensternähe in allen Klimasituationen sicher. Die Einhaltung der Grenzwerte für sommerliche Raumtemperaturen entsprechend den Arbeitsstättenrichtlinien war in allen Fällen ohne zusätzliche anlagentechnische Vorkehrungen für Lüftung und/oder Kühlung nicht möglich. Dies gilt aber nicht nur für die Gebäude mit Doppelfassaden, sondern auch für Bürogebäude mit Einfachfenstern. Die wiederholt geäußerte Vermutung, dass Doppelfassaden zu deutlich ungünstigeren sommerlichen Raumkonditionen führen als Einfachfassaden, wurde durch die Messergebnisse nicht

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bestätigt. Die Heizenergieverbräuche werden durch Doppelfassaden reduziert, wie in allen untersuchten Fällen festgestellt werden konnte. Für die Funktionstüchtigkeit von Doppelfassaden ist die Beachtung bestimmter Konstruktions- und Dimensionierungsregeln erforderlich. Dies betrifft besonders den Spalt zwischen beiden Fassadenschalen und dessen Öffnungen zum Außenraum. Ein gravierender Unterschied zur Gesetzmäßigkeit der Hinterströmung von Fassadenbekleidungen mit wesentlich kleineren Spaltbreiten konnte durch die Messungen der Doppelfassaden festgestellt werden [448]: − Ein signifikanter Zusammenhang zwischen den Einflussgrößen Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Temperaturdifferenz zum Fassadenzwischenraum ist nicht erkennbar. − Für die Berechnung und Simulation von Doppelfassaden ist die Hinterlüftung des Fassadenzwischenraumes eine Größe mit großem Einfluss auf die sich einstellenden Temperaturen. − Signifikanter Einfluss von Windgeschwindigkeit, Windrichtung und der Temperaturdifferenz zur Umgebung auf die Hinterlüftung der Fassade. − Der thermische Auftrieb im Fassadenzwischenraum bewirkt eine Strömung in der Fassade, die von unten nach oben gerichtet ist. Die Windanströmung des Gebäudes kann jedoch auch zu einer Strömung von oben nach unten führen, so dass beide Einflüsse gegeneinander arbeiten. − Hohe Temperaturen zwischen Fassade und Umgebung treten in der Regel bei niedrigen Windgeschwindigkeiten auf. Dies führt dazu, dass hohe Temperaturdifferenzen für den Temperatureinfluss stärker berücksichtigt werden. − Der Einfluss der Windrichtung stellt sich chaotisch dar. Kleine Änderungen können große Auswirkungen haben. − Eine für alle Gebäude übertragbare Formel zur Berechnung der Hinterlüftung des Fassadenzwischenraumes, hergeleitet aus Versuchen, ist kaum möglich. Es stellt sich trotz aller Unterschiede in der Fassadengestaltung für ausgewertete Gebäude ein linearer Zusammenhang zwischen dem wirksamen Öffnungsanteil der Außenfassade und dem mittleren Luftvolumenstrom je m² Fassadenfläche in der Fassade dar. − Zeitlich differenzierte Vorhersagen der Hinterlüftung einer Doppelfassade zur Verwendung in Simulationsprogrammen können allgemeingültig auf der Grundlage gemessener Gebäude nur sehr bedingt getroffen werden. Es empfiehlt sich mit einem konstanten Luftwechsel im Fassadenzwischenraum zu rechnen, der in erster Näherung über den Öffnungsanteil der Fassade abgeschätzt werden kann.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Zukunftsmusik ist derzeit allerdings noch eine neuartige Fassadenbeschichtung mit reduzierter Infrarotbestrahlung, wie sie derzeit vom Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE) entwickelt wird, sowie eine besonders energieeffiziente Vakuumdämmung aus Metallpaneelen, die sich derzeitig aber noch im Versuchs- und Prototypstadium befindet. 7.2.2

Decken, Dächer

Für Decken, die über ein Kellergeschoss an beheizte Räume grenzen, sind zur Erfüllung der EnEV Wärmedurchgangskoeffizienten von U < 0,50 W/(m²K) erforderlich, dies entspricht äquivalenten Dämmstoffdicken bei heutigen Neubauten üblicher Größenordnung für eine WLG 035 von 6 cm WLG 040 von 7 cm Kellerdecken bzw. Bodenplatten in Stahlbeton werden oberhalb (schwimmender Estrich) oder unterhalb oder ober- und unterhalb der Stahlbetondecke gedämmt. Der Wärmedurchgangskoeffizient hängt fast ausschließlich von der Dicke der Dämmschicht ab. Bei einem Wert UG = 0,45 W/(m²K) sind 8 cm Dämmstoffdicke (WLG 040) erforderlich und für UG = 0,30 W/(m²K) sind über 12 cm Dämmstoffdicke notwendig und konstruktiv erreichbar. Dämmschichtdicken unter schwimmendem Estrich lassen sich mit den verwendeten Materialien nicht beliebig vergrößern. Wenn Maßnahmen zur Trittschalldämmung erforderlich sind, lassen sich mit üblichen Schichtdicken für einen Zementestrich (d = 5 bis 6 cm) wirksame Dämmschichtdicken für Trittschalldämmplatten von 2 cm sowie normal druckfeste Zusatzdämmplatten von d = 4 cm Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,50 W/(m²K) erreichen. Bei Decken aus Porenbeton mit einem schwimmenden Estrich mit ca. 4 cm Trittschalldämmung ergibt sich ein Wert von UD = 0,45 W/(m²K). Kostensprünge sind bei Kellerdecken bzw. Fundamentplatten unterhalb dieser Wärmedurchgangskoeffizienten zu erwarten, da zusätzliche Dämmschichten unterhalb einer Stahlbetondecke oder größere und druckfeste Dämmschichten unter dem Zementestrich angeordnet werden müssen. Bei beheiztem Keller gilt der U-Wert 0,35 W/(m²K) nicht für die Kellerdecke, sondern für Kellerboden und Kellerwände. Für Kellerwände und Kellerboden bietet sich eine Perimeterdämmung an: Für die Kellerwände z.B. 100 mm Styrodur. Beim Kellerboden sind bei einem Neubau sowohl Konstruktionen mit Styrodurplatten unterhalb der Bodenplatte, wie auch

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innenseitig möglich. In beiden Fällen wird eine 70 mm Styrodurplatte durch eine 25/20 mm Estrichdämmplatte ergänzt. Konstruktiv bedingt steht bei Flachdächern und Dachdecken unter nicht ausgebauten Dachräumen mehr Platz für Dämmschichten zur Verfügung, so dass die erreichbaren Wärmedurchgangskoeffizienten ohne Kostensprünge niedriger liegen als bei den geneigten Dächern. Aufgrund der Zusammenhänge zwischen Dämmschichtdicke und Wärmedurchgangskoeffizient erscheinen jedoch Wärmedurchgangskoeffizienten unter 0,20 W/(m²K) unter Baukostengesichtspunkten nicht als sinnvoll, wenn die Anforderungen der Energieeinsparverordnung zugrunde gelegt werden. Für Decken, die unter nicht ausgebauten Dachräumen bzw. gegen die Außenluft grenzen, sind nach der EnEV Wärmedurchgangskoeffizienten von UD < 0,30 W/(m²K) erforderlich, dies entspricht äquivalenten Dämmstoffdicken bei heutigen Neubauten üblicher Größenordnung für eine WLG 035 von 11 cm WLG 040 von 13 cm Unter nicht ausgebauten Dachgeschossen ist der kleine Wärmedurchgangskoeffizient relativ problemlos zu erreichen. Das Dach stellt ein besonders interessantes Bauteil dar, weil hier die Anforderungen am preiswertesten realisiert werden können. Um die Anforderung von UD = 0,25 einhalten zu können, müssen bisherige Überlegungen und Konstruktionsprinzipien revidiert werden. So benötigt eine Stahlbetondecke mit 15 cm Dicke eine Dämmung von 15 cm, um auf U = 0,25 zu kommen. Hierbei werden Wärmeleitfähigkeiten von 0,04 W/(mK) vorausgesetzt. Der optimalen Wärmedämmung der Dachkonstruktion kommt auch in der neuen Energieeinsparverordnung eine große Bedeutung zu. Der UWert kann durch verschiedene Dachaufbauten erreicht werden. Natürlich gilt immer: Je niedriger der erreichte U-Wert, desto höher ist einerseits der Wohnkomfort, andererseits die Energieeinsparung und der Umweltschutz. Es kann aus einer Vielzahl von möglichen Konstruktionen gewählt werden: Durch Volldämmen mit dem Warmdach-Dämmsystem erreicht man bei Zwischensparrendämmung eines Sparren- oder Pfettendaches den geforderten U-Wert (Wärmebrücken durch Sparrenkonstruktion 600 mm Abstand berücksichtigt) mit 220 mm des Warmdach-Klemmfilzes Isophen in Verbindung mit dem Winddichtpaket Difunorm [219]. Bei Vollsparrendämmung am geneigten Dach sind Wärmedurchgangskoeffizienten U ≤ 0,30 W/(m²K) erforderlich. Je nachdem, welche Lage

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der Wärmedämmung gewählt wird, ergeben sich gem. Bild 7.15 Dämmschichtdicken von 10 bis 14 cm, wobei die Lage der Dämmung auf den Sparren zwar eine Minderung des Sparreneinflusses erhält, jedoch bezüglich Statik und Ausführung erhebliche Probleme beinhaltet. Bild 7.15 zeigt, dass bei der Lage der Wärmedämmung zwischen den Sparren nur die Vollsparrendämmung infrage kommt, um die Anforderungen der Energieeinsparverordnung zu erfüllen. Der sogen. „rustikale Dachausbau“ mit sichtbaren Sparren wird kaum mehr möglich sein, es sei denn, die Sparrenquerschnitte werden mit hohem Aufwand vergrößert.

Bild 7.15. Wärmedurchgangskoeffizienten wärmegedämmter Dachschrägen. Oben: Bei Dämmung zwischen den Sparren (WLG 040, Mineralfasern) Unten: Bei Dämmung auf den Sparren (WLG 030, Hartschaum) Index: D Dämmung, F Sparren, f: Flächenverhältnis Sparrenbreite/Dämmschichtbreite.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Übliche Höhen sind bei geneigten Sparren- oder Pfettendächern bis zu 18 cm im Wohnungsbau vollständig mit Dämmstoffen auszufüllen, sofern auf eine Belüftungsebene zwischen Oberkante Dämmung und Unterspannbahn verzichtet wird. Zwischensparrendämmung mit 18 cm Dämmschichtdicke erreichen Wärmedurchgangskoeffizienten von etwa 0,24 W/(m²K). Soll auf eine Belüftung nicht verzichtet werden, lassen sich bei einer 4 cm dicken Belüftungsschicht oberhalb der Zwischensparrendämmung (d = 14 cm; WLG 040) Wärmedurchgangskoeffizienten von etwa 0,3 W/(m²K) erreichen. Günstigere Wärmedurchgangswerte für einfache, nichtbelüftete Dächer mit Zwischensparrendämmung können nur noch erreicht werden, wenn eine zusätzliche Dämmebene oberhalb oder unterhalb der Sparren angeordnet wird; durch die Maßnahme kann der Wärmedurchgangskoeffizient UD auf 0,1 W/(m²K) gesenkt werden. Plant man aber ein Sparrendach, bei dem Sparren 10 cm x 22 cm im Abstand von 60 cm verlegt und unterseitig mit einer Gipskartonplatte (1,5 cm dick) abgeschlossen sind, dann ist eine Dämmschichtdicke von 18 cm erforderlich. Als Ergebnis erhält man den U-Wert von 0,239 [166]. Große Dämmstoffdicken können für die Praxis erhebliche konstruktive und ausführungstechnische Höhenprobleme bringen, z.B. beim Anschluss Dachterrasse/Innenraum, Dachbahnverschiebungen auf Dämmstoffwanderungen beim Flachdach usw. [124]. Es dominiert die Zwischen/Unter-Sparrendämmung, da hier die kostengünstigste Ausführung möglich ist. Es werden schlanke, hohe Sparrenprofile gewählt, um Dämmschichtdicken bis 20 cm im Sparrenzwischenraum unterzubringen [231]. Bei der häufig gewählten Sparrenhöhe von 18 cm kann zwischen Dämmschicht und Unterspannbahn bzw. Unterdach eine zweite Hinterlüftungsebene realisiert werden, bei U-Werten von etwa 0,35 - 0,50 W/(m²K). Aufgrund der höheren Anforderungen ist künftig mit Schichtdicken für das Dämmmaterial zwischen 14 und 20 cm bei Dächern zu rechnen. Das bedeutet, bei Beibehaltung der Sparrenhöhe bzw. Anpassung an die Dämmstoffdicke entfällt in jedem Fall der Hinterlüftungsraum. Aus diesem Grund sind hier entsprechende Überlegungen zur Konstruktion notwendig, da das aus bauphysikalischen Gründen Konsequenzen nach sich zieht. Bei Verwendung einer Dichtung über den Sparren ist die nun raumseitig notwendige Dampfsperre mit dieser hinsichtlich der diffusionstechnischen Eigenschaften abzustimmen. Weniger Probleme werden die Veränderungen für die Flachdachkonstruktionen bringen [159]. Eine weitere Lösung ist die kombinierte Zwischen- und Untersparrendämmung mit 160 mm Warmdach-Klemmfilz Isophen zwischen den Sparren und 50 mm Klemmfilz Isophen Plus unter den Sparren. Die Dampf-

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bremsfolie Difunorm wird zwischen den Dämmschichten verlegt – der zwischen Dampfbremse und Unterkonstruktion entstandene Raum kann als Installationsebene genutzt werden. Eine Verletzung der Dampfbremse, etwa durch nachträgliche Elektro-Installationen wird dadurch vermieden [219]. Umkehrdächer kommen in Deutschland seit Jahrzehnten zur Anwendung und haben sich bewährt. Das Konstruktionsprinzip ist mit Dämmstoffen möglich, die kein Wasser in flüssiger Form aufnehmen und einen großen Wasserdampf-Diffusionswiderstand aufweisen. Dies ist bei extrodierten Polystyrol-Hartschaumplatten der Fall, wobei sich besonders der erhöhte Diffusionswiderstand an den Plattenoberflächen (Schäumhaut) günstig auswirkt. Der große Diffusionswiderstand bewirkt, dass der Diffusionstransport von Wasserdampf von der Warmseite (Unterseite der Platten mit 100% relativer Luftfeuchte) nach außen klein ist. Um die Tauwasserbildung in der Dämmschicht gering zu halten und die Feuchtigkeit nach außen abführen zu können, muss die Luft oberhalb der Dämmplatten aufnahmefähig für Wasserdampf sein, d.h. Luftfeuchtegehalte unter 100% aufweisen. Dies kann man durch diffusionsoffene Kiesschichten erreichen oder Sickerschichten mit oberseitigem Aufbau (Gründach, Betonplatten). An die Eigenschaften der Sickerschicht sind dabei besondere Anforderungen zu stellen. Der generelle Vorteil von Umkehrdach-Konstruktion ist die Möglichkeit eines ganzflächigen direkten oder indirekten Feuchteausgleichs mit dem Außenklima. Die sich einstellenden Feuchteverhältnisse im Dämmstoff sind kalkulierbar und können bei der Wärmeschutzbewertung berücksichtigt werden. Die Dachhaut ist durch die Dämmschicht vor größeren Temperaturschwankungen geschützt. Gegenüber diesen Vorteilen sollte der Nachteil des Zuschlags auf den Wärmedurchgangskoeffizienten wegen des zeitweiligen Unterströmens der Dämmplatten durch Regenwasser nicht überbewertet werden. Grundsätzlich sind je nach Dachaufbau drei Fälle zu unterscheiden, die in Bild 7.16 schematisch dargestellt sind: − Umkehrdach mit Kiesschicht: Infolge der diffusionsoffenen Konstruktion der Kiesschicht kann die Feuchtigkeit der Dämmschicht nach außen abdiffundieren bei nur geringer Feuchteerhöhung in der Dämmung. − Umkehrdach mit intensiver Begrünung: Bei Anordnung einer dampfdurchlässigen Sickerschicht zwischen Dämmung und Pflanzsubstrat wird der Wasserdampf im Wesentlichen bis zur Substratschicht ausdiffundieren, dort tauen und als flüssiges Wasser zurückgeleitet werden. Je niedriger die im Mittel in der Sickerschicht sich einstellende relative

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Luftfeuchte ist, desto besser funktioniert dieser Mechanismus der Feuchteabfuhr. Hierzu soll das Material der Sickerschicht selbst möglichst wenig Wasser aufnehmen und eine gewisse Dämmwirkung aufweisen, damit bei der gegebenen Luftfeuchte der Taupunkt an der Unterseite des Erdsubstrat auftritt. − Umkehrdach mit dichter Oberschicht: In diesem Fall sind bei beiden Mechanismen der Feuchteabfuhr – ausdiffundieren bzw. Tauwasserbildung außerhalb der Dämmschicht – nicht möglich. Daher wird eine stetige Feuchteerhöhung in der Dämmschicht auftreten, abhängig von den Randbedingungen.

Bild 7.16. Schematische Darstellung des Feuchtetransports von innen nach außen bei Umkehr-Dächern mit unterschiedlicher oberseitiger Abdeckung (links) und mögliche Konstruktionsausführungen (rechts) [219].

In den ersten beiden Fällen sind die Mechanismen der Feuchteabfuhr grundverschieden. In einem Fall wird die Feuchte durch Diffusion nach außen abgeführt, im anderen Fall durch Tauwasserbildung und Wasserrückfluss nach unten, wodurch aber die Dämmstofffeuchte nicht beeinträchtigt wird. Beide Mechanismen der Feuchteabfuhr sind aber in ihrer Wirkung als gleichwertig zu betrachten, die in beiden Fällen von der über

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die Dämmschicht sich einstellenden relativen Luftfeuchte abhängt. Im dritten Fall mit dichter Oberschicht, aber der Möglichkeit der Regeneinwirkung über Plattenfugen, ist mit einer stetigen Feuchtezunahme im Extruderschaum zu rechnen. Der Tauwasserbildung im Dämmstoff steht in diesem Fall keine Möglichkeit der Feuchteabgabe gegenüber. In der Praxis können Kombinationen dieser Fälle auftreten. Anzustreben sind die beiden ersten Fälle, also diffusionsoffene Konstruktionen und eine Konstruktion mit Tauwasserbildung außerhalb der Dämmschicht mit Wasserrückfluss. Untersuchungen zeigen, dass der niederschlagsbedingte Wärmeverlust von hochgedämmten Umkehrdächern im Extremfall ähnlich Größenordnung wie Transmissionswärmeverlust erreichen kann, wobei sich die Wärmestrommessungen im Gegensatz zu den Niederschlagsenthalpiemessungen aufgrund mehrdimensionaler Temperaturfelder in den Dächern als ungeeignet erwiesen. Der ermittelte Zusammenhang zwischen Wärmeentzug und Niederschlag erlaubt auf der Basis einer für Deutschland repräsentativen Niederschlagsmenge für die Heizperiode die Festlegung eines einheitlichen Zuschlages auf den Wärmedurchgangskoeffizienten der Dachkonstruktion. Dieser ∆U-Wert beträgt 0,05 W/(m²K). Die Dämmplatten werden offensichtlich nicht gleichmäßig unterströmt. Ausführungsbedingte Zufälligkeiten und Unebenheiten der Abdichtungsfläche bzw. der Eintrag von Sand und anderen Partikeln aus der Kiesschicht scheinen zur Ausbildung von bevorzugten Ablaufwegen oder Rinnsalen zu führen, was nicht vorhersehbare mehr dimensionale instationäre Temperaturfelder und Wärmeflüsse im Dach zur Folge hat. Aus wärmetechnischer Sicht besteht kein prinzipieller Unterschied zwischen den Umkehrdächern mit einlagiger und zweilagiger Verlegung der Dämmplatten bei gleicher Gesamtdämmschichtdicke [308]. 7.2.3

Fenster, Fenstertüren, Dachfenster

Für Fenster, Fenstertüren und Dachfenster sind nach der Energieeinsparverordnung bei heutigen Neubauten üblicher Größenordnung Wärmedurchgangskoeffizienten von ≤ 2,0 W/(m²K) meist erforderlich. Eine direkte Anforderung an den Wärmedurchgangskoeffizienten der Verglasung ist in der EnEV nicht formuliert, er muss aus der Bauaufgabe abgeleitet werden. Konkrete Anforderungen an das Bauteil enthält allerdings die EnEV im Anhang 3 unter 2a) für erstmalig eingebaute außenliegende Fenster, Fenstertüren oder Dachflächenfenster in beheizten Räumen bei Änderung von Außenbauteilen bestehender Gebäude (EnEV § 8 Abs. 1) und bei der Errichtung von Gebäuden mit geringem Volumen (EnEV § 7). Die EnEV

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Anhang 3 Tab. 1 fordert unter Zeile 2a für Gebäude mit normalen Innentemperaturen Umax ≤ 1,7 W/(m²K) und für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen Umax ≤ 2,8 W/(m²K). Sind Verglasungen zu ersetzen, ist ebenfalls EnEV Anhang 3 Tab. 1 zu beachten. Die Entwicklung begann beim Einfachfenster mit Einfachglas, das bei Bedarf durch Vorsatzfenster mit einem weiteren Einfachglas in seinen wärmetechnischen Eigenschaften verbessert wurde. Das Kastenfenster war dann die nächste Entwicklungsstufe mit einer wesentlichen Verbesserung des Komforts. Es wurde vom Verbundfenster in seinen verschiedenen Ausführungen abgelöst. Am Ende dieser in Bild 7.17 dargestellten Entwicklung steht das Einfachfenster mit Mehrscheiben-Isolierglas.

Bild 7.17. Anforderungen an Wärmedurchgangskoeffizienten von Fenstern etwa seit 1970.

Die Konstruktion des Fensters wird den Bedürfnissen des Verbrauchers angepasst, was auch in absehbarer Zukunft so bleiben wird. Eine Analyse des Fensters und seines Umfeldes ist deshalb notwendig. Die Definition der Qualität steht dabei im Vordergrund. Die Qualität wird heute als pauschaler Begriff für die Beschreibung der Erwartungshaltung des Verbrauchers gesehen. Wegen der Gleichheit der am Markt angebotenen Fenster setzt der Kunde die für die Gebrauchstauglichkeit und Nutzungsdauer wesentlichen Qualitätsmerkmale voraus und beschränkt sich in seiner Bewertung auf die für ihn erkennbaren Merkmale des Aussehens. Weil sich die Konstruktionen sehr ähneln, fällt die Kaufentscheidung meist auf das billigste Angebot. Dies ist eine zwangsläufige Folge dieser Entwicklung.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Nicht erst für das Fenster der Zukunft ist deshalb eine Gliederung der Qualität in − Funktion − Konstruktion − Design anzustreben. Diese Unterscheidung erlaubt erst eine Entzerrung des Angebotes. Für diese drei Bereiche der Qualität gilt: „Die Qualität ist eine Frage der Vereinbarung“ [415]. Bei den Rahmenwerkstoffen kann für − Aluminium in der Ausbildung als wärmegedämmte Verbundprofile − Aluminium-Holz als Vorsatzrahmen-, Verbundprofil- und Verbundfensterkonstruktion − Holz für Verwendung verschiedener Holzarten und Vorprodukte − Kunststoff in den verschiedenen im Fensterbau üblichen Werkstoffen − Stahl in der Ausbildung als wärmegedämmte Verbundprofile gleichermaßen festgestellt werden, dass sie für Fenster nach dem heutigen Stand der Technik geeignet sind. Wenn dennoch Probleme auftreten, so sind diese zurückzuführen auf − eine Überbeanspruchung von Werkstoff und Konstruktion − unzureichende Beachtung der zu erwartenden Einwirkungen und der Erwartungshaltung − Mängel in der Herstellung und Montage − fehlende Wartung und Pflege. Im Vergleich Kunststoff, Holz oder Aluminium: Kunststoff Farbgebung: Gut. Innen und außen unterschiedliche Farben werden allerdings teuer – bis zu 15% des Grundpreises. Witterungsbeständigkeit: Sehr gut. Die glatte fast porenfreie Oberfläche weist Feuchtigkeit ab. Eine Zerstörung ist nahezu ausgeschlossen. Renovierungsmöglichkeit/Instandsetzung: Gut bis ausreichend. Streichen ist im Gegensatz zu Holz nicht erforderlich, dafür bleichen die Farben aus, Weiß vergilbt. Im Dauergebrauch können sich die Rahmen verwinden, die Beschläge (Bänder, Scheren und Griffe) können sich lockern, ein Nachschrauben ist nur vom Fachmann durchzuführen.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Wärmeschutz: Gut bis sehr gut. Der Rahmen besteht aus stranggepressten Kunststoffprofilen, die bei Bedarf mit Metall verstärkt werden. Für gute Dämmwerte sorgen Mehrkammerprofile. Einbruchhemmung: Gut. Beschlagsysteme sichern gegen Aushebeln, z.B. Pilzkopf-Schließteile. Größe/Gewicht: Gut. Verzinkte Stahlarmierungen in Flügel und Blendrahmen sichern Stabilität. Preis: Derzeit die preisgünstigste und am häufigsten eingesetzte Variante, etwa 30% billiger als Holzfenster. Holz Farbgebung: Gut (bei deckendem Anstrich). Alle gewünschten Farbtöne sind möglich – problemlos auch innen und außen unterschiedlich. Witterungsbeständigkeit: Gut. Weil die natürliche Holzoberfläche anfällig gegen Witterungseinflüsse ist, muss regelmäßig geprüft werden, ob der Anstrich vollständig intakt ist. Renovierungsmöglichkeit/Instandsetzung: Sehr gut. Wenn die Rahmen turnusmäßig (alle 6 bis 8 Jahre) gestrichen werden, ist die Lebensdauer fast unbegrenzt. Einen gelockerten oder ausgebrochenen Beschlag kann auch der Laie mit einfachen Mitteln ausbessern. Wärmeschutz: Sehr gut. Der massive Rahmenquerschnitt hat einen besseren Wärmedämmwert als die Glasscheibe. Die Gefahr der Kältebrücken ist gering. Einbruchhemmung: Ausreichend. Holz kann einem Angriff mit Werkzeug nicht den gleichen Widerstand entgegensetzen wie verstärkte Kunststoffprofile oder Metall. Darum sind spezielle Beschläge nötig. Größe/Gewicht: Gut. Die derzeitigen Fertigungsstraßen ermöglichen ein Anpassen an jede Geometrie. Nachteilig ist das relativ große Rahmenmaß und das damit verbundene Mehrgewicht. Preis: Holzfenster behaupten sich im preislichen Mittelfeld der Konkurrenten. Aluminium Farbgebung: Sehr gut. Einbrennen in allen RAL-Farbtönen ist möglich, innen und außen unterschiedliche Farbe ist problemlos. Witterungsbeständigkeit: Sehr gut. Die Rahmen bestehen aus stranggepressten oder gewalzten Aluminiumprofilen, die Lebenserwartung ist hoch. Renovierungsmöglichkeit/Instandsetzung: Gering. Nachträgliches Streichen bzw. Ändern der Farbe ist nicht möglich.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Wärmeschutz: Gut bis ausreichend. Gute Lösungen werden durch Kombinationen erreicht, z.B. Aluminium mit Kunststoff oder Holz. Wichtig: Die thermische Trennung der Mehrkammerprofile. Bei großen Temperaturunterschieden tritt Kondenswasser an der Innenseite auf. Auch der Luftraum der Rahmenkonstruktion muss entwässert werden. Einbruchhemmung: Sehr gut. Die Beschläge sind fast vandalensicher. Größe/Gewicht: Sehr gut. Die Teile sind sehr maßgenau und schlank. Instandsetzung: Kaum nötig. Im privaten Bereich ist der Werkstoff weniger gebräuchlich. Preis: Gut doppelt so teuer wie Kunststofffenster. Mit der Produktnorm DIN EN 14 351 „Fenster und Außentüren“ stellt sich für den Bauplaner und Fensterhersteller die Entwicklung der technischen Regeln zur Beschreibung von Fenstern als weitgehend abgeschlossen dar. Für die wärmeschutztechnische Betrachtung zum eingebauten Fenster sind Kenngrößen − der Wärmedurchgangskoeffizient UW in W/(m²K), W steht für window, − der Fugendurchlasskoeffizient a in m³/(mh) genannt. Rechenwerte für − Uf der Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m²K) des Rahmens, f steht für frame, − Ug der Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m²K) des Glases, g steht für glas, − ψ linearer Wärmedurchgang in W/(mK) können entnommen werden: − allgemein anerkannten Tabellen und Diagrammen in Anhang von DIN EN ISO 10 077 − Berechnungen nach anerkannten Verfahren in Normen: DIN EN 673 − Messungen nach anerkannten Verfahren in DIN EN 674. Uw =

A g ⋅ Ug + A f ⋅ Uf + lg ⋅ ψ

Ag in m² Fläche des Glases Af in m² Fläche des Rahmens

Ag + Af

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Beispiel: Fenster mit 1,25 m x 1,50 m = 1,9 m² und 30% Rahmenanteil: Ug = 1,5 W/(m²K) Uf = 1,8 W/(m²K) ψ = 0,05 W/(mK) Hieraus Uw = 1,7 W/(m²K). Die Entwicklung der wärmeschutztechnischen Eigenschaften von Mehrscheiben-Isolierglas lässt sich so darstellen (Ug bezogen auf den ungestörten Bereich, also der Scheibenmitte) [416]: 2fach Mehrscheiben-Isolierglas, luftgefüllt, unbeschichtet

Ug = 2,6 bis 2,8 W/(m²K)

2fach Mehrscheiben-Isolierglas, luftgefüllt, low-ε-Beschichtung

Ug = 1,4 bis 1,8 W/(m²K)

2fach Mehrscheiben-Isolierglas, gasgefüllt, low-ε-Beschichtung

Ug = 1,0 bis 1,6 W/(m²K)

3fach Mehrscheiben-Isolierglas, gasgefüllt, 2 low-ε-Beschichtungen

Ug = 0,4 bis 1,0 W/(m²K)

Die Zuordnung zum Aufbau der Scheiben und zur Füllung des Scheibenzwischenraumes ergeben sich aus Tabelle 7.07. Tabelle 7.07. Ug-Werte für Zweischeiben-Isolierglas mit low-ε-Beschichtungen (oben) und für Dreischeiben-Isolierglas mit zwei low-εBeschichtungen (unten) [416].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Mit der Verbesserung der wärmeschutztechnischen Eigenschaften des Mehrscheiben-Isolierglases ergibt sich die Notwendigkeit, die Störung der Eigenschaften durch das Randverbundsystem. Diese Störung wird bei der Berücksichtigung des Uw-Wertes durch den linearen Wärmedurchgang ψ berücksichtigt. Dabei muss sowohl der Randverbund des MehrscheibenIsolierglases als auch das Rahmenmaterial in der Berechnung mit einfließen. Werte für den linearen Wärmedurchgang sind in der Literatur nach Tabelle 7.08 angegeben. Tabelle 7.08. Linearer Wärmedurchgang für verschiedene Randverbundsysteme am Mehrscheiben-Isolierglas (Dr. Herbert Schreiner, GFF9/2001, Seite 21 ff)

Je höher das Wärmedämmniveau, desto relativ bedeutender werden energetische Schwachstellen (Wärmebrücken), die überdies oft auch Ursache für feuchtigkeitsbedingte Bauschäden sind. Es ist zu beachten, dass sich im Randbereich des Mehrscheiben-Isolierglases auch die Oberflächentemperaturen ändern, so dass zumindest bei bisher üblichen Systemen auch unter normalen Bedingungen Tauwasserbildung nicht ausgeschlossen werden kann. Die Entwicklung des Mehrscheiben-Isolierglases brachte Probleme dahingehend, dass der Wärmeschutz des Glases günstiger war, als der Fensterrahmen. Mit den üblichen Rahmenkonstruktionen können die Werte der Verglasung nicht mehr erreicht werden. Es waren daher neue Ansätze notwendig. Dabei bot sich an, den Rahmen in Schichten aufzuteilen und jeder Schicht eine spezifische Aufgabe zuzuordnen [416], vgl. Bild 7.17. Dabei handelt es sich um einen Verbundquerschnitt, dessen mittlere Lage aus einem Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird. Mit der in Bild 7.18 dargestellten Konstruktion lassen sich so Werte erreichen, die im Bereich von Uw = 0,8 W/(m²K) liegen. In Verbindung mit dem Schichtenmodell kann die Wetterschutzschicht auch aus anderen Werkstoffen, z.B. aus Glas oder Metall hergestellt werden.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Bild 7.18. Fensterrahmen in Schichten aufgeteilt.

Bild 7.19. Fensterkonstruktion mit Schichtweisen Aufbau unter Verwendung eines Wärmedämmstoffes in der mittleren Schicht.

Der Wärmedurchgangskoeffizient Uw von Fenstern wird nach DIN V 4108-4 Abschnitt 5 festgelegt. Dabei geht es um die Ermittlung eines Wärmedurchgangskoeffizienten Uw des Fensters als Bemessungswert (BW), der sich folgendermaßen zusammensetzt: Uw,BW = Uw + Σ∆Uw Uw ist dabei der Nennwert, der durch Berechnungen, Messungen oder vereinfacht mit Hilfe von Tabellen zu ermitteln ist, vgl. Tabelle 7.09. Die Korrekturwerte ∆Uw müssen dann den Tabellen 7.10 und 7.11 aus DIN V 4108-4 entnommen werden, soweit nicht bereits bei Messungen oder Berechnungen eine Berücksichtigung der Einflüsse von Abstandhaltern

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

591

und/oder Sprossen erfolgt ist. Unberücksichtigt bleiben dabei die Staubund Schmutzansammlungen, die ebenfalls von Einfluss sind. Tabelle 7.09. Nennwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten von Fenstern und Fenstertüren Uw in Abhängigkeit vom Nennwert des Wärmedurchgangskoeffizienten für Verglasung Ug und vom Bemessungswert des Wärmedurchgangskoeffizienten des Rahmens. Art der Verglasung

UW (W/(m²K)) Uf (W/(m²K)) Ug (W/(m²K))

1,0

1,4

1,8

2,2

2,6

3,0

3,4

3,8

7,0

Einscheibenverglasung

5,7

4,3

4,4

4,5

4,7

4,8

4,9

5,0

5,1

6,1

ZweischeibenIsolierverglasung

3,3 3,1 2,9 2,7 2,5 2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 1,1

2,7 2,6 2,4 2,3 2,2 2,1 1,9 1,8 1,6 1,5 1,4 1,2

2,8 2,7 2,5 2,4 2,3 2,2 2,0 1,9 1,8 1,6 1,5 1,3

2,9 2,8 2,7 2,5 2,4 2,3 2,2 2,0 1,9 1,7 1,6 1,5

3,1 2,9 2,8 2,6 2,6 2,4 2,3 2,2 2,1 1,9 1,7 1,6

3,2 3,1 3,0 2,8 2,7 2,6 2,4 2,3 2,2 2,0 1,9 1,7

3,4 3,2 3,1 2,9 2,8 2,7 2,6 2,4 2,3 2,1 2,0 1,9

3,5 3,3 3,2 3,1 3,0 2,8 2,7 2,5 2,4 2,3 2,1 2,0

3,6 3,5 3,3 3,2 3,1 2,9 2,8 2,7 2,5 2,4 2,2 2,1

4,4 4,3 4,1 4,0 3,9 3,8 3,6 3,5 3,3 3,2 3,1 2,9

Dreischeiben-Isolierverglasung

2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5

2,0 1,9 1,7 1,6 1,5 1,4 1,2 1,1 0,9 0,8

2,1 2,0 1,8 1,7 1,6 1,5 1,3 1,2 1,1 0,9

2,2 2,1 2,0 1,8 1,7 1,6 1,5 1,3 1,2 1,0

2,4 2,2 2,1 1,9 1,8 1,7 1,6 1,4 1,3 1,2

2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,9 1,7 1,6 1,5 1,3

2,7 2,5 2,4 2,2 2,1 2,0 1,9 1,7 1,6 1,4

2,8 2,6 2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,8 1,7 1,6

2,9 2,8 2,6 2,5 2,4 2,2 2,1 2,0 1,8 1,7

3,7 3,6 3,4 3,3 3,2 3,1 2,9 2,8 2,6 2,5

Tabelle 7.10. Zuordnung der Uf-Werte von Einzelprofilen zu einem UfBWBemessungswert für Rahmen.

592

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Tabelle 7.11. Korrekturwerte ∆Uw zur Berechnung der UW,BW-Bemessungswerte.

Neuzeitliche Wärmeschutzscheiben sind ungefähr 50% teurer als Standardware. Für Fenster lassen sich somit Kostensprünge im Vergleich zu bisher üblichen Anforderungen häufig nicht vermeiden. Anzustreben sind Fenster mit Wärmedurchgangskoeffizienten zwischen 0,8 bis ≤ 2,0 W/(m²K). Dies bedeutet, dass Wärmeschutzverglasungen mit wärmetechnisch wirksamen Beschichtungen und zusätzlich schlecht wärmeleitenden Gasfüllungen eingesetzt werden sollen. Aufgrund derzeitiger Marktbeobachtungen im Fensterbereich muss für solche Fenster mit Mehrkosten von 10 bis 20% (ca. 20 bis 40 Euro/m²) gerechnet werden. Alle Verglasungen, besonders Mehrscheiben-Isoliergläser, bei denen der Einfluss von Beschichtungen, Einfärbungen und/oder Gasfüllungen auf den Wärmedurchgang berücksichtigt werden soll, sind Sondergläser im Sinne der DIN V 4108-4. Im Zusammenhang mit der Energieeinsparverordnung muss für den Wärmedurchgangskoeffizient UV eines Sonderglases ein Rechenwert im Bundesanzeiger veröffentlicht sein! Jedes einzubauende Fenster wird über ein amtliches Prüfzeugnis verfügen müssen. Für kleinere Firmen, die noch handwerklich orientiert sind, dürfte es unmöglich werden, diesen Ansprüchen formal gerecht zu werden. Künftig wird für jedes Produkt, nicht nur für die Fenster, auch für die Türen, Rollladenkästen usw. ein solcher Nachweis zu erbringen sein. Der Trend wird also zu industrieller Großserie gehen, kleine Firmen werden auf der Strecke bleiben.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

593

Produktionsbedingt steht der Werkstoff Flachglas in der Dicke zwischen 1 mm und 20 mm in Grundeinheiten von etwa 18 m² zur Verfügung. Die Zusammensetzung des Flachglases ist immer fest vorgegeben. Beschichtungen auf einer oder beiden Oberflächen einer Flachglasscheibe, die die Emissivität der Glasoberfläche von etwa 85% auf 20% und niedriger bis zu 4% herabsetzen, sind immer gleichzeitig elektrisch leitend. Es gibt zwei Wege, dies zu erreichen. Mittels der Hochvakuumtechnik lassen sich Schichtsysteme auf die großen Glasplateaus aufbringen, deren wesentliche Komponente das hoch elektrisch leitende Edelmetall Silber ist. Eine zweite, heute praktizierte Methode beruht auf dem Verfahren der sogen. pyrolytischen Beschichtung, wobei hierbei direkt bei der Herstellung des Glasbandes im heißen Zustand eine elektrisch halbleitende Zinnoxidschicht aufgebracht wird. Hohe Brillanz und farbig reflektierende Scheiben findet man an vielen Gebäudefassaden. Die weiteren, sogenannten inneren Werte sind aber vielfach überhaupt nicht unmittelbar feststellbar. Diese sind somit nur messbar, jedenfalls aber existent und beeinflussen daher von innen heraus die Architektur. Beispielsweise hierfür sind die großflächigen Glasfassaden, Öffnungen von Dächern durch Glasdachkonstruktionen, in die Gebäude einbezogene Pufferzonen aus Glashüllen, im speziellen z.B. der sogenannte Wintergarten bis hin zur reinen Solararchitektur, bei der die glasumschlossenen Zonen entscheidend mitwirken im Hinblick auf das Raumklima und den spezifischen Energiebedarf des Gebäudes. Erst mit der Fortentwicklung der Technik im 20. Jahrhundert setzte sich der Baustoff Glas hauptsächlich als Fassaden- und als ÜberkopfVerglasung für Aufenthaltsbereiche durch. Die Schräg- oder ÜberkopfVerglasung wird heute u.a. im Wohnungsbau, Bürobau, Schul- und Universitätsbau, Waren- und Geschäftshausbau, Krankenhausbau, Industriebau und öffentlichen Verkehrsraum eingesetzt. Sie tritt in Form von Passagen, glasüberdachten Ladenstraßen, Innenhöfen und Atrien und als großflächige Lichtkuppeln, Oberlichter und Lichtbänder bei den vorgenannten Gebäuden auf. Abhängig von den Einsatzmöglichkeiten und den Anforderungen wurden spezielle Verglasungstypen hierzu entwickelt, vgl. Tabelle 7.12 [327].

594

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Tabelle 7.12. Angaben für Überkopf-Verglasungen nach [327].

Der Anwendungsbereich dieser Verglasungen ist vorhanden, wenn sie um mehr als 15 Grad gegen die Vertikale geneigt sind. Die ÜberkopfVerglasung darf weder befahren noch betreten werden und darf nicht zur Sicherung gegen Absturz dienen. Die in den technischen Regeln angegebenen Ausführungsbedingungen sind zu beachten. Drahtglaskanten dürfen nicht offen der Witterung ausgesetzt sein. Als neue Bauart muss die Überkopf-Verglasung aufgrund ihres nicht unerheblichen Gefährdungspotentials in besonderem Maße den bauordnungsrechtlichen Anforderungen genügen. Das Energiebilanzverfahren eröffnet einen größeren Planungsspielraum durch überdimensionale Glasflächen verursachte, erhebliche Transmissionswärmeverluste von Überkopf-Verglasungen. Sie können durch eine Reduzierung von Lüftungswärmeverlusten ausgeglichen werden [327]. Für Dachflächenfenster ist DIN EN ISO 12 567-2 zu beachten. Es gibt umfassende Dachflächenfensterprogramme mit Zusatzausstattungen: Rollladen, Markisen, Jalousien, Faltstores und Rollos. Lichtkuppeln und Lichtbänder werden zur Tageslichtversorgung von Innenräumen angeordnet. Der Wärmedurchgangskoeffizient dieser Bauteile wird von der Wärmeleitfähigkeit und der Dicke der verwendeten Materialien, dem Abstand der Schalen und den Wärmedurchgangskoeffizienten an der Innen- und Außenseite bestimmt. Der Dämmwert ist aber stets im Zusammenhang mit dem Gesamtenergiedurchlassgrad g und dem Tageslichttransmissionsgrad zu beurteilen [150]: − Hoher Lichtdurchlass, geringer Dämmwert. Bei einer kleinen Dachoberlichtfläche kann die übrige lichtundurchlässige und hochwärmegedämmte Dachfläche den geringen Dämmwert der Lichtöffnung zwar kompensieren; es stellt sich jedoch beleuchtungstechnisch nur eine unbefriedigende, punktuelle Tageslichtversorgung ein. Ferner besteht die

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

595

Gefahr von Tauwasserbildung und dadurch entstehende Feuchteschäden um das Oberlichtelement. − Geringer Lichtdurchlass, hoher Dämmwert: In diesem Fall müssen große Öffnungsflächen vorgesehen werden. Auch ein für ein Lichtelement guter Dämmwert von U = 2 W/(m²K) liegt immer noch erheblich über den für die lichtundurchlässige Dachfläche üblichen Werten von z.B. 0,2 W/(m²K). Der große Unterschied muss vom Gesamtgebäude mit großem Aufwand kompensiert werden. − Mittlerer Lichtdurchlass, mittlerer Dämmwert: Mit mittelgroßen Öffnungsflächen kann bei verbessertem Lichtdurchlass eine gleichermaßen gute Ausleuchtung erzielt werden. Das Verhältnis von lichtdurchlässigen und geschlossenen Flächen mit ihren unterschiedlichen Dämmwerten ist wesentlich günstiger. Die Gesamt-Wärmebilanz einschließlich der Solargewinne und Einsparung von Kunstlicht kann nur positiv beurteilt werden. Tabelle 7.13 enthält nach [150] energetische Werte für Lichtkuppeln und Lichtbänder. Untersuchungen an Gebäudetypen haben ergeben, dass die wärmetechnische Bedeutung von eingeplanten Dachoberlichtern gering ist. Dachoberlichter beeinflussen kaum die Wärmebilanz eines Gebäudes. Die Verwendung von äquivalenten Wärmedurchgangskoeffizienten der Lichtkuppeln/Lichtbänder ist bei niedrig beheizten Gebäuden – in denen Dachoberlichtelemente in der Mehrzahl eingesetzt werden – falsch, solare Wärmegewinne dürfen in diesem Betriebsfall nicht berücksichtigt werden. Im Geometrieverhältnis A/Ve sind die flachgewölbten Dachoberlichter nicht zu berücksichtigen. Die heute üblich verwendeten Lichtkuppeln – und Lichtbandelemente – weisen in der lichtdurchlässigen Fläche Wärmedurchgangskoeffizienten von 3 W/(m²K) und am lichtundurchlässigen Aufsatzkranz Werte von ca. 1 W/(m²K) auf. Tabelle 7.13. Energetische Werte für Lichtkuppeln und Lichtbänder. Einfärbungen, eingelegte Zusatzschichten usw. können zu unterschiedlichen Werten führen [150].

596

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Um neuen Wohnraum zu gewinnen, werden immer mehr Dächer ausgebaut. Richtig „wohnlich“ ist es aber erst dann, wenn die Wärmedämmung stimmt und genügend Licht und Luft hineinfluten können. Je nach Bundesland fordern die LBauO 1/10 bis 1/7 der Wohnfläche als Fensterflächengröße. Klassische Art der Belichtung ist die Gaube, das Dachhäuschen. Vorgefertigte Gauben sind z.B. mit bis 13 cm dicker Dämmschicht ausgestattet wegen des winterlichen und sommerlichen Wärmeschutzes. Gauben müssen als Fertigbauteil über ein amtliches Prüfzeugnis verfügen. Am Ort gefertigte Gauben sind wie eine Fensterkonstruktion zu behandeln. Die Seiten- und Dachfläche einer Gaube ist flächenmäßig der geneigten Gebäudedachfläche AD zuzuordnen. Bild 7.20 erläutert den konstruktiven Aufbau einer Gaube.

1 Zinkeindeckung 2 Trennlage auf 22 mm Holzschalung 3 Konterlattung und Lüftungsebene 4 Dachpappe auf 16 mm Sperrholz-Schalung 5 Zellulose-Dämmung zwischen Sparren und Aufschiebling 6 Gesamter Sparren-Querschnitt (28 cm) mit Zellulose gedämmt 7 24 cm Zellulose-Dämmung 8 Dampfsperre 9 Gipsbauplatten auf Lattung 10 Brüstung mit Zellulose gedämmt 11 Wärmedämm-Verbundsystem (Polystyrol) Die Ansichtsfläche der Gauben ist abgeschrägt und wird später durch vorgesetzte Stahl-Stäbe noch weiter untergliedert.

Bild 7.20. Detailschnitt und -grundriss der Gaube [293].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

597

Temporäre Zusatzeinrichtungen wie Rollläden, Klappläden, Rollos o.ä. sollten nicht nur unter dem Gesichtspunkt des Wärmeschutzes und der Energieeinsparung betrachtet und bewertet werden. Maßgebliche Vorteile solcher Sonnenschutzmaßnahmen an Fenstern sind zum einen die recht problemlose, nachträgliche Montage und zum anderen die Möglichkeit der Regulierung unter Berücksichtigung temporärer Bedürfnisse, die Wärme und des Tageslichtzutritts betreffend. Innenliegende Sonnenschutzeinrichtungen (Bild 7.21): Jalousien: Jalousien bieten neben dem Sonnenschutz vielerlei Gestaltungsmöglichkeiten. Die drehbaren Lamellen sind in unterschiedlichen Breiten (ca. 15 mm - 50 mm) erhältlich und können frei hängend, sowie seitlich in Gleitschienen geführt (bei Dachfenstern notwendig) montiert werden. Bei der Bedienung solcher Anlagen gibt es viele Möglichkeiten. Unterschiedliche Systeme zur Handbedienung und der Steuerung per Elektromotor sind auf dem Markt erhältlich. Plisseestores: Im Unterschied zu den Jalousien, die aus Kunststoff oder Metall mit entsprechender Beschichtung bestehen, werden Plissestores aus Stoffmaterialien hergestellt. Diese sind mit einer Faltenbreite von ca. 25 cm gefaltet und ermöglichen eine Regulierung des Lichtzutritts nur durch Transparenz des Materials und Höheneinstellung. Plissees sind frei hängend und gespannt montierbar. Rollos: Rollos ähneln die Regulierung und Materialien betreffend, den Plissees. Öffnen und Schließen der Einrichtung erfolgt hier nicht durch Zusammenschieben des gefalteten Materials, sondern durch Aufrollen. Außenseitig aufgebrachte Metallbedampfungen können auch hier den Reflexionsgrad erhöhen. Rollos gehören zu den klassischen Sonnenschutzeinrichtungen und können ebenfalls frei hängend und geführt montiert werden. Verticalstores: Verticalstores ermöglichen, wie Jalousien, eine stufenlose Lichtregulierung. Sie eignen sich vor allem für große Fensterflächen und werden ebenfalls in einer Vielzahl von Möglichkeiten, Design, Beschichtung und Bedienung betreffend angeboten.

Bild 7.21. Innenliegende Sonnenschutzeinrichtungen. Von links: Jalousien, Plisseestores, Rollos, Verticalstores.

598

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Außenliegende Sonnenschutzeinrichtungen: Markisen: Markisen werden in vielen unterschiedlichen Konstruktionsweisen hergestellt. Gelenkarmmarkisen und Teleskopmarkisen werden vornehmlich für Balkone und Terrassen eingesetzt. Die maximal erreichbare Ausladung beträgt ca. 5 m und ist stufenlos einstellbar. Auch der Winkel ist meist variabel. Bei größeren, mehrgeschossigen Gebäuden wird auf Fassadenmarkisen zurückgegriffen., die sich senkrecht vor dem Fenster absenken. Eine andere Variante sind die Fallarmmarkisen, bei denen das Schwenken der Markisen möglich ist und somit der Lichtzutritt besser regulierbar ist. Auch Kombinationen der beiden letzten Konstruktionsarten sind auf dem Markt erhältlich. Sie werden meist als Markisolette bezeichnet. Korbmarkisen spielen oft gestalterisch eine große Rolle und werden im Handel häufig auch als Werbeträger in den unterschiedlichsten Formen verwendet. In der Gastronomie sind Pergolamarkisen sehr beliebt. Durch eine fest montierte abstützende Konstruktion mit annähernd vertikal verlaufenden Führungsschienen auf denen das Tuch ausgefahren wird, ist eine größere Ausladung sowie eine stabilere Montage erreichbar. Jalousien: Wie innen sind Jalousien auch außen einsetzbar. Von den Möglichkeiten die Einstellungen betreffend unterscheidet sich Innen- und Außenmontage nicht. Vor- und Nachteile bezüglich Sonnenschutz und Wartung wurden in diesem Abschnitt bereits beschrieben. Rollläden: Rollläden sind sehr häufig an Fenstern montiert. Grund dafür ist der vielseitige Nutzen den Rollläden bieten. Neben dem sommerlichen Wärmeschutz bieten sie auch Schutz vor Diebstahl, Lärm und Wärmeverlusten im Winter. Hergestellt werden sie aus Kunststoff oder Aluminium und sind auch an Dachflächenfenstern einsetzbar. Klappläden: Klappläden werden in verschiedensten Weisen produziert. Als Materialien werden Holz, Kunststoff oder Aluminium verwendet. Durch unterschiedliche Konstruktionen (Klappladen mit Anschlagrahmen, Klappladen auf Fensterrahmen montiert, Füllung aus Lamellen, feststehend oder verstellbar, mit Rund-, oder Stichbogen . . .) bieten Klappläden vor allem gestalterisch viele Möglichkeiten und sind was den sonstigen Nutzen anbelangt mit Rollläden vergleichbar. Wie bei allen außenliegenden Sonnenschutzeinrichtungen reicht bei der Bedienung der Elemente die Produktpalette von manueller Bedienung bis zur vollautomatischen Steuerung.

Außenliegende Sonnenschutzeinrichtungen hemmen die direkte Sonneneinstrahlung auf das Fenster und verhindern somit sowohl das Aufheizen von Gegenständen im Raum als auch die Erhöhung der Temperatur der

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Scheibe und die damit verbundene Steigerung der Raumlufttemperatur. Diese sind grundsätzlich effektiver als innenliegende Sonnenschutzeinrichtungen, bei denen die Temperatur der Scheibe aufgrund der reflektierten Wärme durch die montierte Anlage meist noch höher ist, als ohne die entsprechende Einrichtung. Deswegen ist es bei innenliegenden Sonnenschutzmaßnahmen wichtig durch Hinterlüftung (Fenster kippen) die Wärme zwischen Scheibe und „Reflektor“ abzuführen. Vorteile bei der Montage im Raum dagegen ergeben sich bezüglich der Wartung, die wegen der besseren Zugänglichkeit wesentlich weniger kostenintensiv ist (vor allem bei größeren Gebäuden). Außerdem sind solche Anlagen weniger anfällig, da sie nicht dem Wetter ausgesetzt sind. Als Schutzmaßnahme für außenliegende Anlagen ist es durch Installation von Steuerungselementen möglich, bei entsprechenden Windgeschwindigkeiten die Sonnenschutzeinrichtungen einzufahren. Solche Steuerungssysteme können auch mit Regenfühler, Lichtsensor, Temperaturfühler und Zeitschaltuhr ausgestattet werden, wodurch die Sonnenschutzeinrichtung vollautomatisch steuerbar ist. Eine weitere Möglichkeit den Wärmedurchgang durch Fensterscheiben zu reduzieren bieten Sonnenschutzfolien. Diese werden von innen auf das Fensterglas aufgeklebt und mindern den Energiegewinn durch das Fenster um bis zu 80%. Weitere Vorteile sind der Splitterschutz, der durch Bindung der Glassplitter bei Bruch erreicht wird sowie die optischen Gestaltungsmöglichkeiten durch die Tönung der Scheibe. Die bei richtiger Konstruktion und Anordnung vielfältigen weiteren Funktionen wie Verbesserung des Tauwasserverhaltens, Sonnenschutz, Einbruchschutz und Schallschutz sind im Sinne einer multifunktionalen Optimierung von großer Bedeutung. Klappladensysteme avancieren zur Alternative zu Rollläden. Sie eignen sich für einfache Fenster, für mehrflügelige Anlagen oder Türen. Klappläden umrahmen Lichtdurchlässe, geben ihnen den „letzten Schliff“ und tragen auf diese Weise viel zur Ästhetik einer Fassade bei. Die Markise ist eine der wohl auffälligsten Sonnenschutzfaktoren rund ums Gebäude. Sie fügt sich in senkrechten wie schrägen Fassadenflächen ein. Qualitäts-Markisen sind heute alle mit Sonnen-, Wind-, Regen- und Temperaturwächtern ausgerüstet. Die elektronischen Sensoren registrieren das aktuelle Wettergeschehen und steuern die Markise selbsttätig nach den erfassten Daten. Das Rollo ist eine praktische Sonnenschutz-Variante. Diese haben mit den früheren bekannten Schnapp-Rollos nichts Gemeinsames mehr. Hier mischen sich bewährte Technik und Phantasie mit einem fast unendlichen Farbenfächer. In einer längeren Entwicklungsphase wurde diese Beschat-

600

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

tungsart mit vielen Schließmechanismen bis hin zum elektronisch gesteuerten Gegenzugrollo ausgerüstet. Die Jalousie reguliert Art, Lichteinfall und Raumtemperatur. Jalousien sind maßgeschneiderte Sonnenschützer und passen sich jeder Fenstergröße an. Mit der tageslichtoptimierten Variante lässt sich Lichteinfall sogar dosieren und lenken. Dabei bleibt der untere Behangteil geschlossen, während der obere geöffnet ist und somit Licht einlässt. Nach [235] werden für die temporäre Wärmedämmung durch Klappladen, Dämmladen usw. folgende Anhaltswerte genannt:

Wärmedurchlasswiderstand R Fensterqualität

Rollo

Klappladen, dicht

Dämmladen

0,12 m²K/W

0,3 m²K/W

0,7 m²K/W

Verbesserung des U-Wertes auf

2,9 W/(m²K)

2,2 W/(m²K)

1,6 W/(m²K)

1,0 W/(m²K)

2,2 W/(m²K)

1,7 W/(m²K)

1,3 W/(m²K)

0,9 W/(m²K)

1,7 W/(m²K)

1,4 W/(m²K)

1,1 W/(m²K)

0,75 W/(m²K)

1,5 W/(m²K)

1,3 W/(m²K)

1,0 W/(m²K)

0,7 W/(m²K)

Rollladenkästen sind oftmals Anlass zu kritischen Betrachtungen, wenn es um wärmeschutztechnische Bewertungen von Zusatzeinrichtungen geht. Die EnEV sieht nun, in Verbindung mit der Anlage 8.2 der Bauregelliste A Teil 1, Ausgabe 1997/1, einer strengere Betrachtung dieses Bauteils für Neubauten vor. Vgl. ferner Bundesanzeiger Nr. 246 vom 31.12.1994 „Bekanntmachung von allgemein anerkannten Regeln nach der Wärmeschutzverordnung“. Danach darf der Wärmedurchgangskoeffizient im Bereich von Rollladenkästen den Wert Umax = 0,6 W/(m²K) nicht überschreiten. Der Nachweis, dass diese Forderung erfüllt ist, gilt nach Bild 7.22 für Rollladenkasten Typ 1. Diese Bezeichnung ergibt sich aus der Bauregelliste und weist darauf hin, dass es sich um ein Bauprodukt handelt, dessen Übereinstimmung mit technischen Regeln durch vereinfachte Verfahren erklärt wird. Die Anforderungen nach der EnEV und nach DIN 4108-2 gelten als erfüllt.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

601

Bild 7.22. Eindimensionale Rechnung für Rollladenkasten.

Für Messungen im Heizkasten für Rollladenkasten „Typ 2“ erfolgt die Prüfung nach DIN 52 619-1. Für die Kombination von Fenstern mit Zusatzeinrichtungen sieht das nationale Regelwerk kein Bewertungsverfahren vor. In DIN EN ISO 10 077 ist ein Verfahren aufgenommen, das sowohl die Wirkung der Zusatzeinrichtung selbst wie auch des Zwischenraumes zwischen Fenster und Zusatzeinrichtung berücksichtigt. Beispiel: − Fenster mit UW = 1,7 W/(m²K) − Rollladen aus PVC mit mittlerer Luftdurchlässigkeit Rsh = 0,11 m²K/W − Verbesserung des Wärmedurchlasswiderstandes ∆R = (0,55 · Rsh + 0,11) m²K/W = 0,165 m²K/W − Wärmedurchgangskoeffizient des Fensters zusammen mit der geschlossenen Zusatzeinrichtung 1 1 UWS = = W/(m²K) = 1,3 W/(m²K) 1 1 + ∆R + 0,165 UW 1,7

602

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

In der vorgenannten Norm sind die Formeln zur Ermittlung der ∆R-Werte für verschiedene Dichtheitsgrade der Zusatzeinrichtung angegeben. Außerdem enthält die Norm im Anhang Wärmedurchlasswiderstand Rsh für typische Zusatzeinrichtungen. Bei der Ermittlung des Heizwärmebedarfs QH muss auch der Zeitraum der Nutzung der Zusatzeinrichtung während der Heizperiode berücksichtigt werden. Je höher die wärmeschutztechnische Qualität des Fensters ist, desto geringer wird die Auswirkung auf den Heizwärmebedarf und auch auf den Heizwärmeverbrauch sein. Randbedingungen für die wärmeschutztechnischen Nachweise enthält DIN 4108-2 Ziffer 5.3.7 in der Fassung vom Juli 2003. Aufgaben für Rollladen nach DIN 18 073 sind hoch; er muss vielen Zwecken dienen. Von ihm wird nicht nur ein effektiver Schutz vor der Sonne erwartet, auch in Bezug Sicherheit stellt der Nutzer hohe Forderungen an ihn, und schließlich soll er in Wärme- und Schallschutz wirken. Einmal heruntergelassen, sind die Lamellen kaum zu durchbrechen. Eine automatische Verriegelung durch Abdruckdämmfedern erschwert ein gewaltsames Hochschieben. Die größte Schwachstelle des Rollladens ist in der Regel die Gurtführung. Durch handelsübliche Gurtführungen entweichen bis zu 2 m³/h Luft. Auf diese Weise kann bei ungünstiger Witterung aus einem durchschnittlichen Einfamilienwohnhaus in nur einer Stunde die Luftmenge eines ganzen Wohnraumes entweichen. Neueste RollladenGurtführungen minimieren den Luftstrom nur noch auf 0,12 m³/h. Der Trend geht ohnehin zu Rollläden mit elektrischer Steuerung. Anstelle der Versenkung in das Mauerwerk sollten die Rollladenkästen außen aufmontiert werden [178]. Weitere Verbesserungen können durch Rollläden, Rolltore, Rollgitter, Jalousien, Klappläden usw. erreicht werden, wenn besonders die Anforderungen nach DIN 18 073 (Rollladenabschlüsse, Sonnenschutz und Verdunklungsanlagen im Bauwesen) an den Wärmeschutz erfüllt werden. Für allgemeine Berechnungen ist der Gesamtenergiedurchlassgrad g von Verglasungen (DIN EN 410 „Bestimmung der lichttechnischen und strahlungsphysikalischen Kenngrößen von Verglasungen“) nach DIN V 4108-6 zu wählen: Einfachverglasung g = 0,87 Doppelverglasung g = 0,75 Wärmeschutzverglasung, doppelverglast, mit selektiver Beschichtung g = 0,50 bis 0,70 Dreifachverglasung, normal g = 0,60 bis 0,70 Dreifachverglasung, mit 2-fach selektiver Beschichtung g = 0,35 bis 0,50 Sonnenschutzverglasung g = 0,20 bis 0,50

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

603

Die Zusammenhänge erläutert Bild 7.23.

Bild 7.23. Energiedurchlassgrad g einer Verglasung nach DIN EN 410.

Bei Anordnung von Sonnenschutzvorrichtungen in Verbindung mit Verglasungen ist der Energiedurchlassgrad g mit einem Abminderungsfaktor FC der Sonnenschutzvorrichtungen zu multiplizieren, gtotal = g · FC Anhaltswerte für FC enthalten DIN 4108-2 sowie DIN V 4108-6, für Abminderungsfaktoren von fest installierten Sonnenschutzvorrichtungen: ohne Sonnenschutzvorrichtung FC = 1 Innenliegend und zwischen den Scheiben − weiß oder reflektierende Oberfläche mit geringer Transparenz FC = 0,75 − helle Farben mit geringer Transparenz FC = 0,8 − dunkle Farben und höhere Transparenz FC = 0,9 Außenliegend: − − − −

Jalousien, drehbare Lamellen, hinterlüftet FC = 0,25 Vordächer, Loggien FC = 0,5 Markisen, oben und seitlich ventiliert FC = 0,40 Markisen allgemein FC = 0,50

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Für innen und zwischen den Scheiben liegenden Vorrichtungen ist eine genaue Ermittlung nach DIN EN 410 zu empfehlen, da sich erheblich günstigere Werte ergeben können. Ohne Nachweis ist der ungünstigere Wert zu verwenden. Beispiel: Für eine Doppelverglasung aus Klarglas mit g = 0,75 und einem außenliegenden Vordach vermindert sich der Gesamtenergiedurchlassgrad auf gtotal = g · FC = 0,75 · 0,5 = 0,38. Für transparente Bauteile werden in DIN 4108-2 in Abhängigkeit von der Innenbauart, den Lüftungsmöglichkeiten (im Sommer) sowie der Gebäude- oder Raumorientierung raumweise Werte, die nicht überschritten werden sollen, für den sommerlichen Wärmeschutz genannt. Verglasungssysteme sollten möglichst hohe Gesamtenergiedurchlassgrade aufweisen, um eine gute Ausbeute der Solargewinne sicherzustellen. Bei der Planung von Gebäuden sollten daher keine Sonnenschutzverglasungen vorgesehen werden, da diese die Solargewinne dauerhaft auskoppeln. Sofern ein Sonnenschutz erforderlich ist, sollte dieser vorzugsweise baulich ausgebildet, oder zusätzlich installiert werden, um ihn nur in den Zeiten wirksam werden zu lassen, in denen es im Raum zu Überhitzungssituationen kommen kann. Wärmetechnisch hochwertige Verglasungen führen aufgrund ihrer Technologie leider zu geringeren Solargewinnekoeffizienten als wärmetechnisch schlechter ausgebildete Systeme. Bei der Auswahl von Fenstersystemen sollte daher neben den Wärmedurchgangskoeffizienten der Verglasung auch der äquivalente Wärmedurchgangskoeffizient des Fensters geprüft werden [186]. Die aus Gründen der Energieeinsparung eingesetzten Wärmeschutzverglasungen bewirken im Winter höhere raumseitige Temperaturen an der Glasfläche. Im Sommer aber ist für eine gute Beschattung zu sorgen, z.B. durch vorspringende Dachflächen, Balkone, Markisen usw. Der größte Einfluss auf die Solargewinne wird durch bevorzugte Südorientierung der Verglasung erzielt. Dies erfordert bereits Konsequenzen im Entwurf. Der Gebäudegrundriss muss so gestaltet sein, dass möglichst alle Räume über die Südfassade belichtet werden können. Die Gebäudegrundrisse zeichnen sich dadurch aus, dass man eine vergrößerte Südfassade erhält und eine minimierte Nordfassade, Bild 7.24.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Bild 7.24. Beispiele für vergrößerte Südfassaden.

Diese sehr niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten UW, die deutlich kleiner als die Wärmedurchgangskoeffizienten jedes noch so gut gedämmten Wandquerschnitts sind, könnten dem Planer suggerieren, dass es energetisch sinnvoll sei, eine Südfassade komplett in Fenster aufzulösen. Folge einer solchen Architektur könnte sein, dass besonders im Sommer, aber auch in den Übergangszeiten, einer Überhitzung der Räume durch den

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Einsatz von Kühlgeräten entgegengewirkt werden müsste. Eine solche Entwicklung würde der Intension der Energieeinsparverordnung diametral entgegenlaufen. Aus diesem Grund darf bei Fensterflächenanteilen bei mehr als 2/3 der Wandfläche der solare Gewinn auch nur bis zu dieser Größe berücksichtigt werden, um den Anreiz zur völligen Verglasung von Südfassaden abzuschwächen. Es bleibt zu hoffen, dass Architekten und Planer dieses vereinfachte Berechnungsverfahren der EnEV nicht auf unsinnige Art und Weise ausreizen [252]. Mit zunehmendem Fensterflächenanteil ergibt sich eine deutliche Verringerung des Jahres-Heizwärmebedarfs. Bei einem Fensterflächenanteil von ca. 60% unterschreitet sich der errechnete Jahres-Heizwärmebedarf sogar die Mindestanforderungen der EnEV. Der Grenzfall – Q´H unabhängig von einer Veränderung der Fensterflächenanteile – wird durch die Ableitung und Nullsetzung der Funktion für den Fensterflächenanteil und Jahres-Heizwärmebedarf gebildet und liefert die Beziehung überschläglich: UW - UAW ” 1,7 · gtotal Eine Vergrößerung der Fensterflächenanteile wirkt sich demnach nur dann reduzierend auf den Jahres-Heizwärmebedarf aus, wenn die vorgenannte Beziehung eingehalten wird. Die Konstante in dieser Gleichung ist dimensionsbehaftet [221]! Eine Vergrößerung der Fensterflächenanteile mit dem Ziel, dass solare Wärmegewinne den errechneten Jahres-Heizwärmebedarf reduzieren, hat nur dann auch diese Wirkung, wenn zwischen den Wärmedurchgangskoeffizienten und dem Gesamtenergiedurchlassgrad g der Fenster die vorgenannte Beziehung eingehalten wird. Die neue Energieeinsparverordnung gibt im Ansatz für die Glasbranche neue Impulse für die Zukunft. Denn Glas zählt zu den Werkstoffen, die in großem Maße Energiegewinnung durch die passive Nutzung der Solarenergie zulassen. So werden den Planern in Zukunft größere Freiräume zugestanden, die einzelnen Bauteile so zu dimensionieren, dass der Heizwärmebedarf eines Hauses auf einen sauberen Nenner kommt [165]. Nach der Bekanntmachung im Bundesanzeiger Nr. 246 vom 31.12.1994, S. 12 646 [263] muss bei vor Fensterflächen angeordneten Heizkörpern zwischen Verglasung und Heizkörper eine nicht demontierbare Abdeckung, deren Wärmedurchgangskoeffizient den Wert 0,9 W/(m²K) nicht überschreiten darf, vorgesehen werden. Die Anforderung gilt als erfüllt, wenn der Wärmedurchlasswiderstand des Strahlungsschirmes den Wert 0,85 m²K/W nicht unterschreitet, Bild 7.25.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Bild 7.25. Wärmeübertragung eines Heizkörpers vor Fensterscheiben.

In der Literatur findet sich oft der Hinweis, dass Heizkörper bei Isolierverglasungen nicht zwingend vor den Fenstern platziert werden müssen, wenn diese großen Fensterflächen bis zum Fußboden reichen. Die Praxis zeigt, durch Messungen belegt, dass erst bei einer Außentemperatur bei - 14°C die Differenztemperaturen zwischen Kopfhöhe und dem Knöchelbereich des Menschen unterhalb eines U-Wertes von 0,85 W/(m²K) – i.M. einschließlich aller Wärmebrücken – im behaglichen Bereich liegt. Für Zweischeiben-Wärmeschutzverglasungen (U-Wert des Fensters um 1,6 W/(m²K)) gibt es hingegen Fälle, in denen die Behaglichkeit bezüglich der Temperaturschichtung nicht erreicht wird. Es kann daher nur empfohlen werden, den alten Grundsatz der Heizungstechnik, „der Heizkörper gehört unter das Fenster“ nach wie vor einzuhalten, es sei denn, der Wert des Fensters U = 0,85 W/(m²K) ist erfüllt. Die Lösung energiesparender Fensterlüftung sieht vor, einen Fensterbeschlag mit einem integrierten Kontaktelement, der Verschluss-Sensorik, mit dem Thermostatventil eines Heizkörpers zu koppeln. Die Sensorik sorgt dafür, dass bei Öffnen des Fensters automatisch die Warmwasserzufuhr in den Heizkörpern blockiert, bzw. reduziert wird., Bild 8.07. Bei Investitionskosten von etwa 70 bis 100 Euro pro Fenster und Heizkörper ergeben sich für die Installation der energiesparenden Fensterlüftung Amortisationszeiten von zwei bis drei Jahren. D.h., diese im Grunde einfache Maßnahme kann vor allem bei öffentlichen Gebäuden, wie Behörden, Schulen oder auch Hotels, wo für die Energiekosten niemand in direkter Verantwortung steht, einen entscheidenden Beitrag zur effizienten Energieeinsparung leisten [255].

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Sofern Einbruchmeldeanlagen (nur VdS-zugelassen!) mit Fensterkontakten installiert sind, können Fehlalarme auf nicht funktionierende Fensterkontakte zurückzuführen sein. Bei schweren Fensterflügeln führen Positionsfehler wegen erhöhtem Kraftbedarf, besonders bei ungeübten Bedienern, zu Schäden an der Kontaktmechanik. Simulationsberechnungen ergaben eine Halbierung des Lüftungsbedarfs. Erfahrungen bezüglich „nachgewiesenen“ Primärenergieeinsparungen liegen z.Zt. nicht vor. Wenn nämlich ein Heizsystem richtig dimensioniert ist und die Heizkörper durch gute Regelung nur so viel Leistung abgeben wie bei geschlossenen Fenstern erforderlich ist, ist mit Hilfe von Fensterkontaktregelung nur eine geringe Einsparung möglich. Dagegen sind bei schlechtem Nutzerverhalten und überdimensionierten Heizungsanlagen beachtliche Heizenergieeinsparungen zu erwarten. Es sind elektronische, programmgesteuerte Thermostatventile auf dem Markt, die über den Temperaturgradienten ein geöffnetes Fenster feststellen und dann die Wärmezufuhr zum Heizkörper automatisch drosseln. Die Funktionsfugen von Fenstern, Fenstertüren und Außentüren müssen so dicht sein, dass die in der EnEV Anhang 4 Tabelle 1 genannten Fugendurchlässigkeiten nicht überschritten werden. Auch Lüftungseinrichtungen müssen in geschlossenem Zustand dicht sein. Anschlussfugen von Festverglasungen und Baukörperanschlüsse müssen entsprechend dem Stand der Technik dauerhaft und luftundurchlässig abgedichtet werden. Auf die EnEV Anhang 3 Nummer 3 ist besonders hinzuweisen. Sachgerecht hergestellte Mauerwerksfugen und Mörtelfugen großformatiger Wandsteine erfüllen in Verbindung mit einem Wandputz oder einer besonderen Verfugung diese Anforderung. Bei zusammengefügten Wand-, Deckenquerschnitten, z.B. bei mehrschaligem Mauerwerk, SandwichBauweisen, durchlüfteten Fassaden, durchlüfteten Flachdächern (Kaltdach) kommt es auf die Luftdurchlässigkeit des gesamten Querschnitts, nicht jedoch auf den außenliegenden Wetter- und Regenschutz an. Anforderungen an Bewegungsfugen werden nur gestellt, wenn diese in Verbindung mit beheizten Räumen stehen. Besondere Sorgfalt verdient die Abdichtung der Bewegungsfugen bei Umschließungsbauteilen in ausgebauten Dachgeschossen. Die Dachdeckenfläche einschließlich Abmauerung, lotrechte Begrenzungsflächen von Dachgauben u.a. Bauteile müssen den Dichtungsanforderungen entsprechen. Die bei Dachausbauten vielfach verwendeten Holzschalungen können nicht als dicht angesehen werden. Hier sind geeignete Dämmschichten mit kaschierten Folien oder zusätzliche Dichtungsbahnen vorzusehen und sorgfältig zu verarbeiten. Der Nachweis der Dichtheit der Gebäudehülle hat rechtlichen Status erhalten und kann sogar eingeklagt werden.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

7.2.4

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Wärmedämmstoffe

Dämmstoffe für den Wärme- und Schallschutz sind in der Bauregelliste A Teil 1 unter Ziffer 5 (veröffentlicht in den Mitteilungen des Deutschen Instituts für Bautechnik, Berlin) mit den entsprechenden technischen Regeln den Anforderungen an den Übereinstimmungsnachweis mit einem Zertifikat durch eine anerkannte Zertifizierungsstelle aufgelistet. Die Bezeichnung der Dämmstoffe in den Planungsunterlagen ist in vielen Fällen nicht korrekt. Es werden zwar meist die Dämmstoffdicken angegeben, aber selten die zugehörigen Wärmeleitfähigkeitsgruppen. Die Angaben bezüglich der Wärmedämmung müssen klar und deutlich in den Ausführungsplänen enthalten sein. Die Sensibilität hierfür ist noch nicht besonders ausgeprägt. Im Baualltag wird den Produktbegleitenden nur wenig Aufmerksamkeit gewidmet. Selten achten die Bauschaffenden z.B. auf die Wärmeleitfähigkeitsgruppe des angelieferten Materials. Es sollte daher beim Einsatz von Dämmstoffen möglichst nur eine Wärmeleitfähigkeitsgruppe geplant werden, um die sonst häufigen Verwechslungen bei der Verwendung der Materialien auszuschließen. Häufig werden hochwertige und teure Dämmstoffe geplant, obwohl kostengünstigere Materialien den gleichen Zweck erfüllt hätten [186]. Oft kann der Eindruck entstehen, dass der Wärmeschutznachweis der Werkplanung nicht zugrunde gelegt worden ist. Die Bezeichnung der Dämmstoffe ist in vielen Fällen nicht korrekt. Oft werden hochwertige und teuere Dämmstoffe an Stellen geplant, wo keine Notwendigkeit besteht. In den Plänen werden häufig Konstruktionen aufgezeichnet, die in der angegebenen Weise gar nicht ausführbar sind. Unbedingt wird eine Kontrolle empfohlen, ob die geplanten Materialien richtig eingebaut sind [307]. Natürlich stellt sich die Frage nach den Ursachen für die unzureichende Umsetzung der EnEV. So kann man durchaus vermuten, dass das Fehlen von Kontrollen eine gewisse Rolle spielt. Zudem versucht mancher Bauherr durch den Einbau geringerer Dämmschichten Geld zu sparen, ohne zu bedenken, dass die schlechte Wärmedämmung zu permanent höheren Heizkosten führt. Nach der MBO § 20 (7) bzw. den Landesbauordnungen hat das Deutsche Institut für Bautechnik im Einvernehmen mit den Ländern in der Bauregelliste B Teil 1 Dämmstoffnormen aufgenommen, DIN EN 13 162 bis DIN EN 13 171. Für die Zuordnung der nach DIN EN 13 501-1 klassifizierten Brandeigenschaften von Dämmstoffen – und allgemein für Baustoffe – zu den bauaufsichtlichen Benennungen gilt die Bauregelliste A Teil 1, Anlage 02. Die harmonisierten Dämmstoffnormen sind über die DIN V 4108-4 und DIN V 4108-10 somit in Deutschland „anwendbar“

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gemacht worden. Der in DIN V 4108-4 festgelegte Sicherheitsbeiwert von 1,2 wurde von den Gremien der ARGE BAU als angemessen betrachtet. Beim rechnerischen Nachweis des Wärmedurchlasswiderstandes der Bauteile ist abweichend von DIN V 4108-4 „Wärmeschutz und EnergieEinsparung in Gebäuden - Teil 4: Wärmedämmstoffe“ für die unter Abschnitt 1.1 genannten und nach Abschnitt 2.2.2 gekennzeichneten Dämmstoffe folgender Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit in Ansatz zu bringen: λ = λgrenz · 1,05 in W/(mK) mit λ . . . Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit (er entspricht der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 035 bzw. 040), λgrenz . . . Grenzwert der Wärmeleitfähigkeit nach DIN V 4108-4 Abschnitt 2.1.2. Anwendungsgebiete sowie Eigenschaften von Dämmstoffen in Gebäuden erläutert Bild 7.26. Für unterschiedliche Anwendungsorte und -zwecke werden den jeweiligen Anforderungen entsprechende Produkte angeboten, Bild 7.27. Aus den einzelnen Anwendungen ergeben sich differenzierte Anforderungen an die Produkte z.B. in Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit, Brandverhalten, Formbeständigkeit oder Wasseraufnahme. Einige Dämmstoffe sind, entsprechend ihrer jeweiligen Eigenschaften, nur für bestimmte Anwendungen geeignet. Zur Kennzeichnung möglicher Anwendungsbereiche werden Typkurzzeichen nach Tabelle 7.14 verwendet, die in den jeweiligen Produktnormen erläutert sind und auch in den bauaufsichtlichen Zulassungen verwendet werden. Ortschaumstoffen und losen Schüttungen werden keine Typkurzzeichen zugeordnet.

Bild 7.26. Anwendungsgebiete von Dämmstoffen in Gebäuden [316].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

Bild 7.27. Produkte für die Wärmedämmung. Tabelle 7.14. Typuskurzzeichen und Verwendung im Bauwerk nach den einschlägigen Normen.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Die Produktvielfalt bei Dämmstoffen ist sehr groß. Tabelle 7.15 zeigt nur einen Ausschnitt: Allein 20 verschiedene Dämmstoffe, die in einer Vielzahl verschiedener Konfektionierungen erhältlich sind. Die sich im Dämmstoffangebot bietende Vielfalt entspricht der notwendigen baulichen Lösungen. Die „klassischen“ Dämmstoffe, Mineralwolle und Hartschäume belegen ca. 95% des Marktumfangs, nur ca. 5% des Marktes werden bisher von den „Alternativen“ bedient, wenn man ihre Mengenverfügbarkeit und die Einsatzbeschränkungen beim gegenwärtigen Stand der Technik, Normung und brandschutztechnischen Anforderungen betrachtet. Tabelle 7.15. Die wesentlichen Wärmedämmstoffe nach [310], „ein vielseitiges Angebot“. Für die Typuskurzzeichen und Verwendung im Bauwerk vgl. Tabelle 7.14.

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Beispiele für die Inhaltsstoffe von unterschiedlichen Dämmstoffen enthält Tabelle 7.16. Tabelle 7.16. Beispiele für Inhaltsstoffe von unterschiedlichen Dämmstoffen für den Wärme- und Schallschutz. Schutzstoffe gegen Wasseraufnahme (W), Brand (B) und biologische Zerstörung (Z) nach [302].

Bewertungskriterien, die einen Vergleich der Wärmedämmstoffe untereinander ermöglichen: − Glaswolle: Bedingt empfehlenswert (hoher Formaldehydgehalt), Glasfaserstaub mit lungengängigen Fasern, Hautirritationen). − Steinwolle: Empfehlenswert. − Zellulosedämmstoff: Empfehlenswert. − Rein expandierter Kork: Empfehlenswert. − Schaumglas: Empfehlenswert (Sprödigkeit, Verklebung). − Expandierter Polystyrol (EPS): Nicht empfehlenswert (Pentan, problematische Flammschutzmittel, Monostyrol, Bromwasserstoff, Anwendung in Innenräumen problematisch). − Extrudierter Polystyrol (XPS): Möglichst zu vermeiden (FCKW, Monostyrol, Bromwasserstoff, Anwendung in Innenräumen problematisch). − Polyurethan (PUR): Möglichst zu vermeiden (FCKW, Isocyanate, Spuren von Blausäure und Phosphorverbindungen, Anwendung in Innenräumen problematisch).

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Nicht berücksichtige Wärmedämmstoffe: Bituminierte Holzfaserplatten, Blähton, Holzwolle-Leichtbauplatten, Kokosfaserplatten, Perlit und Verniculit, Phenol- und Harnstoff-Formaldehydharz-Schaum, PolyethylenSchaum, Schilfrohrplatten, Schlackenwolle. Witterungsbeständige Dämmstoffe sind wasserabweisend imprägniert oder enthalten Grundstoffe, die feuchteempfindlich sind. Je nach Baustoffklasse A, B1 und B2 sind Hilfs- und Schutzmittel in dem Dämmstoff auf die Grundbestandteile abzustimmen. Zum Emissions- und Alterungsverhalten von Dämmstoffen ist auch die Zerstörung durch Schimmelpilze, Bakterien oder durch Fraßschäden, verursacht durch Insekten und Nagetiere, zu berücksichtigen. Dies wird bei den Konstruktionsbaustoffen, wie Holz, seit langem durchgeführt und hatte zur Folge, dass Holzschutzmittel als „chemische Keule“ vielfältig eingesetzt wurden. Die Diskussion um deren Gesundheitsgefährdung ist dadurch entschärft, dass Holzwerkstoffe bei bestimmten geschützten Anwendungen, die nicht dem kritischen Bereich hoher Luftfeuchtigkeit und Temperatur ausgesetzt sind, nach den neuen Regeln ohne Holzschutzmittel zulässig sind [302]. Risse in Außenputzen von Wärmedämmverbundsystemen mit Polystyrol-Hartschaumplatten oder mit hydrophobierten Mineralwolleplatten beeinträchtigen in der Regel nicht die Funktion des Dämmsystems. Die Risse sind lediglich als optischer Nachteil zu bewerten. Auch Folgeschäden – ausgehend von Putzrissen – sind nicht zu erwarten. Ursache hierfür ist in den Eigenschaften der Dämmplatten, die nicht hygroskopisch und nicht kapillaraktiv sind, sowie in der wasserabweisenden Wirkung der üblicherweise verwendeten Außenputze begründet [417]. Durch Vorgänge der Wasserdampf-Diffusion können sich jedoch bei dichten Außenputzen erhöhte Feuchtegehalte in den Dämmstoffen einstellen. Deshalb sind dampfdurchlässige Putze mit sd-Werten unter 2 m, gemessen nach dem Trockenbereichsverfahren (DIN 52 615) zu bevorzugen. Die in den letzten Jahren immer mehr auf den Markt gekommenen Dämmstoffe aus nachwachsenden und wiederverwerteten Rohstoffen sind hinsichtlich ihrer Eigenschaften, Klassifizierung aus bauaufsichtlicher Sicht sowie sinnvollen Einsatzgebietes kritisch zu durchleuchten. Bemerkenswert ist, dass die meisten der sog. „alternativen“ Dämmstoffe seit langem bekannt sind, aber nur sehr wenig oder nicht in dieser Form eingesetzt wurden. Diese Entwicklung wird durch den Trend zu „Biohäusern“, das wachsende Umweltbewusstsein der Bauherren, aber auch durch die Entsorgungskosten und den Markt für Abfall und Reststoffe unterstützt. Die Tabellen 7.15und 7.16 zeigen die Eigenschaften der verschiedenen „alternativen“ Dämmstoffe. Alle diese Dämmstoffe, bis auf Holzfaserplatten, sind nicht druckbelastbar. Die „alternativen“ Dämmstoffe können

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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deshalb nur mit Zusatzkonstruktionen, wie Holzrahmen und Kanthölzern als Aufsparren- oder Fußbodendämmung eingesetzt werden. Da diese Zusatzkonstruktionen die Gesamtkonstruktion verteuern und zu Schall- und Wärmebrücken führen, werden diese Dämmstoffe für viele Anwendungen nur selten eingesetzt. Der Einsatz beschränkt sich daher hauptsächlich auf die Zwischensparrendämmung, leichte Trennwände, Akustikdecken und Dämmung zwischen den Holzständern in Wänden; also den traditionellen Anwendungen, bei denen der Dämmstoff weder einer Druck- noch Feuchtebeanspruchung ausgesetzt ist. Auf keinen Fall angewendet werden dürfen die meisten normal entflammbaren „alternativen“ Dämmstoffe bei Anwendungen, bei denen die Landesbauordnung oder örtliche Brandkommissionen für Flucht- und Rettungswege oder Gebäude ab einer gewissen Höhe nichtbrennbare Baustoffe vorschreiben. Für Anwendungen, bei denen schwer entflammbare Dämmstoffe vorgeschrieben sind, gibt es ein paar „alternative“ Dämmstoffe, vgl. die Tabelle 7.15. Die meisten „alternativen“ Dämmstoffe sind organische Faserdämmstoffe und nehmen im Vergleich zu mineralischen Faserdämmstoffen relativ viel Feuchte auf. Eingelagertes Wasser erhöht aber durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Wassers die Gesamtwärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes, wenn auch nicht so stark wie freies ungebundenes Wasser. Trotz dieser z.T. großen Feuchteaufnahme erhöht sich bei den organischen Faserdämmstoffen die Wärmeleitfähigkeit nur um 1% bis 7%. Dieser Feuchteeinfluss wird in den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen berücksichtigt. Die meisten der „alternativen“ Dämmstoffe sind erst seit einigen Jahren auf dem Markt und werden in nicht nennenswerten Mengen eingebaut. Deshalb gibt es wenig Langzeiterfahrungen bezüglich Dimensionsstabilität und Setzung, Feuchteaufnahme, Wärmeleitfähigkeit und ob sich das Brandverhalten der üblicherweise sehr lange eingebauten Dämmstoffe ändert. Die „alternativen“ Dämmstoffe werden meist nur in der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040 oder einer höheren Wärmeleitfähigkeitsgruppe angeboten. Dadurch erhöht sich die zum Erreichen eines bestimmten Wärmedurchgangskoeffizienten notwendige Dämmdicke gegenüber den Wärmeleitfähigkeitsgruppen 025, 030 und 035. Die Energiebilanz sieht für die meisten Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen und Recyclingprodukten günstig aus. Berücksichtigen muss man allerdings, dass Baumwolle z.B. aus Ägypten oder Asien, Schafwolle aus Neuseeland und Schilf aus Ungarn eingeführt werden und deshalb häufig lange Transportwege des Rohmaterials notwendig sind.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Nachdem die meisten organischen Faserdämmstoffe von Natur aus leicht entflammbar sind, müssen, um den deutschen Mindeststandard zu erreichen, oft erhebliche Mengen Flammschutzmittel zugesetzt werden (Borax, Borsäure). Aber auch Schafwolle, Baumwolle, Flachs, Kokosfasern oder Papier- und Jutefaser-Dämmstoffe werden bis auf eine Ausnahme mit Borax, Borsäure oder Ammoniumphosphat behandelt. Borax und Borsäure gelten als mindergiftig und gehören zu den wassergefährdenden Stoffen. Deshalb dürfen die damit behandelten Dämmstoffe nicht kompostiert werden und stellen auch beim Deponieren und bei der Verbrennung Probleme dar. Schafwolle-Dämmstoffe müssen für den Transport und für den Einsatz im Bauwesen mit Mottenschutzmitteln behandelt werden. Bei der Verarbeitung von organischen Faserdämmstoffen werden teilweise erhebliche Mengen an organischen und anorganischen Fasern, aber auch Feinstaub frei. Untersuchungsergebnisse gibt es bisher nur für Zellulosefaser- und Schafwolle-Dämmstoffe. Dabei hängt die Menge der freigesetzten Fasern stark von der Verarbeitung und der Qualität der Faserrohstoffe ab. Über die Gesundheitsgefahren bzw. die Biobeständigkeit der ebenfalls freigesetzten lungengängigen Fasern ist so gut wie nichts bekannt. Für die anderen organischen Faserdämmstoffe liegen bisher keine Informationen über die Faserfreisetzung und deren Gesundheitsgefahren vor. Auch im Falle toxischer Gase im Brandfall sind die Bezeichnungen „ökologischer oder „alternativer“ Dämmstoff nicht automatisch mit ungefährlich und gesund gleichzusetzen. Wie bei jedem Brand von organischen Stoffen, wird bei der unvollständigen Verbrennung von organischen Faserdämmstoffen (Schwelbrand) giftiges Kohlenmonoxid frei. Untersuchungen ergaben, dass ein hoher Prozentsatz der Brandopfer auf die Einwirkung der Rauchgaskomponente CO zurückzuführen ist. Neben Kohlenmonoxid können bei der unvollständigen Verbrennung von organischen Faserdämmstoffen auch andere toxische Rauchgaskomponenten freigesetzt werden, deren Gefährdungspotential von der Konzentration im Rauchgasstrom, den räumlichen Gegebenheiten, der Ventilation usw. abhängt. „Ökologische“ und „alternative“ Dämmstoffe enthalten teilweise nicht deklarierte Beimischungen wie Stützfasern oder Flamm- und Mottenschutzmittel. Bei der Verarbeitung können, wie bei herkömmlichen Dämmstoffen, lungengängige Fasern und im Brandfall toxische Gase freigesetzt werden. Für die Frage der Langzeitbewährung über die im Bauwesen üblichen Einsatzzeiten von 30 bis 50 Jahren liegen noch zu wenig Erfahrungen vor [316].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Dämmstoffen aus Glas- und Steinwolle, aus Schaumstoffen wie Polystyrol, aber auch aus Naturfasern wie etwa Zellulose steht eine mögliche Umwelt- und Gesundheitsbelastung bei der Herstellung, dem Einbau und bei der Entsorgung der Dämmstoffe gegenüber. Betroffen sind vor allem Menschen, die Dämmstoffe verarbeiten sowie Personen, die sich in Räumen aufhalten, die mit gesundheitsschädlichen Produkten gedämmt sind. Das Umweltbundesamt hat gemeinsam mit der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin eine Studie erstellt mit dem Titel: Technische Maßnahmen zur Verminderung der Risiken durch künstliche Mineralfasern sowie Anforderungen an mögliche Alternativen. Eine Bewertung der gebräuchlichen Dämmstoffe von der Herstellung bis zur Entsorgung liefert der Bericht. Die Studie geht über reine gesundheitliche Aspekte beim Umgang mit Dämmprodukten hinaus. Sie soll Verbrauchern und dem Baugewerbe helfen, Dämmstoffe umwelt- und gesundheitsbewusst einzusetzen. Neue Bauprodukte können im Altbaubereich die Transmissionswärmeverluste mindern. So wird seit kurzem ein verbessertes EPS (Styropor) mit Graphitzusatz („Neopor“) zur Verstärkung der Infrarotreflektion und damit des Wärmedämmvermögens eingesetzt, was auch im Altbaubereich vorteilhaft verwendbar ist. Für den kritischen Bereich der Innendämmung werden seit einiger Zeit kapillarwirksame Platten aus Calciumsilikat angeboten, die eine Verringerung der Feuchte-Problematik bewirken. Die Gebäudedämmung in Deutschland ist im europäischen Vergleich ein Mittelmaß. Gemäß einer Statistik der European Insulation Manufactures Ass. (EURIMA) betragen die durchschnittlichen Dämmstoffdicken in Europa etwa 10,5 cm für Wände und 17,5 cm für Dächer. Deutschland liegt bei den Wärmedämmvorschriften für Wohngebäude nur knapp über dem europäischen Durchschnitt, Bild 7.28. Dabei dämmen keineswegs nur die skandinavischen Länder die Gebäude besser. Auch in Frankreich, Österreich und England werden mit durchschnittlich 20 cm im Schrägdach deutlich dickere Dämmschichten eingebaut als bei uns. In Deutschland liegt die durchschnittliche Dämmschichtdicke bei 15 cm.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Bild 7.28. Wärmedämmstoffdicken von Wohngebäuden in Europa, oben für Dächer, unten für Wände.

Die stetige Steigerung der Dämmstoffdicken hat Grenzen. Diese liegen unabhängig vom Einsatz bei einem bestimmten Bauteil im Bereich zwischen 16 und 18 cm. Bei größeren Dämmstoffdicken beginnt der Energie-

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einsatz für Herstellung und Entsorgung, die Einsparungen durch die Reduzierung der Transmission wieder aufzehren. Hierzu kommen konstruktive Schwierigkeiten. Fügung und Konstruktion werden mit zunehmenden Dämmstoffdicken immer aufwendiger, denken wir etwa an die Rückverankerung einer Vorsatzschale in den tragenden Bauteilen. Beim geneigten Dach reichen hier herkömmliche Sparrenquerschnitte von 12 bis 14 cm nicht mehr aus, diese Dämmstoffdicken unterzubringen, so dass auf aufwendigere Konstruktionen zurückgegriffen werden muss. Dampfdurchlässige Unterspannbahnen machen diese Konstruktion bei geneigten Dächern überhaupt erst möglich. Auf die altbewährte Hinterlüftung der eigentlichen Dachkonstruktion muss man aber dabei verzichten [326]. Die Annahmen zu Kosten und Herstellungsenergieaufwand von Dämmstoffen gehen allerdings weit auseinander. Für die Optimierung von Dämmstoffdicken darf nur der Aufwand des zusätzlichen Dämmstoffes (einschließlich Montage) betrachtet werden, nicht der von Grundkonstruktionen. Viele Rechenverfahren zur Einschätzung der Amortisationszeit zusätzlicher verbesserter Wärmedämmung ergeben deutlich, dass die Amortisationszeit unter der Lebensdauer der Wärmedämmung liegt. Damit ist auch eine solche Maßnahme wirtschaftlich durchführbar. 7.2.5

Erdreichberührte Gebäudeaußenfläche

Die Nutzung des Kellers als Wohnraum bzw. teilweise bewohnten Raum (Arbeits-, Büro-, Hobbyraum) macht künftig eine bauphysikalisch detaillierte Betrachtung notwendig [134]. Ein guter Wärmeschutz der Kellerwand ist ab etwa U = 0,6 W/(m²K) erreicht. Damit werden die Wärmeverluste vom Erdgeschoss zum unbeheizten Keller aufgrund der „Pufferwirkung“ geringer, da die Temperatur im Keller sich auf ein mittleres Temperaturniveau einstellen wird. Entscheidend ist, dass beim Keller auf eine zusätzliche und ausführungstechnisch notwendige und damit teure Perimeterdämmung verzichtet werden kann. Zu den Ausführungsformen von Wärmeschutzmaßnahmen an erdreichberührten Gebäudeaußenflächen können für die Anwendung der Energieeinsparverordnung folgende Entscheidungskriterien gegeben werden [91; 92; 134]: − Kellerwände aus Leichthochlochziegeln erreichen die erforderlichen Wärmedurchgangskoeffizienten in der Regel schon mit Normalmörtel bei Mauersteinfestigkeitsklassen 6 bis 12; damit ist sichergestellt, dass sowohl für den Geschosswohnungsbau als auch für den gewerblichen Bau mit höheren Lastkonzentrationen ohne zusätzliche lastverteilende

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Konstruktionen gearbeitet werden kann [134]. Die Wärmedurchgangskoeffizienten betragen für die Schichtdicke: 30 cm 0,48 . . . 0,75 W/(m²K) 36,5 cm 0,40 . . . 0,64 W/(m²K) 42,5 cm 0,35 . . . 0,56 W/(m²K) 49 cm 0,30 . . . 0,45 W/(m²K) Bei nur vorübergehend benutzten und beheizten Räumen können durch die innenseitige Wärmedämmung der Wärmeschutz und die Anheizzeit bis zur Erreichung einer behaglichen Oberflächentemperatur wesentlich vermindert werden. Bei nachträglichen Wärmedämm-Maßnahmen an erdreichberührten Bauteilen stellt die Innendämmung die kostengünstigste Ausführung dar, es sei denn, im Rahmen einer Sanierung der Kellerabdichtung wird ohnehin das erdreichberührte Bauteil von außen freigelegt. Unter Fundamentplatten ist je nach Art der vorhandenen Bodenpressungen eine Außendämmung nicht möglich, oder wegen der hohen Kosten der entsprechend festen Dämmstoffe nicht wirtschaftlich. Bei ständiger Druck- oder Stauwasserbeanspruchung der erdreichberührten Bauteile ist das Langzeitverhalten der dann bei einem Temperaturgefälle ständig wassergelagerten Dämmstoffe nicht völlig geklärt.

Bei der Innendämmung sollte zur Verhinderung einer schädigenden Tauwasserbildung durch Auswahl von Dämmschichten mit hohem Dampfsperrwert das Risiko einer schädigenden Durchfeuchtung gemindert werden. Bei hochwertig genutzten Räumen sollten bei dampfdichten Innenschichten weitgehend kapillardichte Außenabdichtungen (Kunststoff- oder Bitumenbahnen) bei erdreichberührten Wand- und Bodenflächen vorgesehen werden. Bei ständig genutzten Räumen werden zur Erzielung behaglicher Oberflächentemperaturen im erdoberflächennahen Bereich von Außenwänden in der Sockelzone Wärmedurchlasswiderstände um 1,3 m²K/W erforderlich. Dies entspricht Dämmschichtdicken um 5 cm bei einer Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040 bei innenliegenden Abdichtungsmaßnahmen. Bei außenliegenden Abdichtungen kann die Dicke der Wärmedämmschicht entsprechend dem Wärmedurchlasswiderstand der Wand vermindert werden. Die Dämmschichtdicke sollte über die gesamte Wandhöhe nicht variiert werden. Als Material für innenliegende Wärmedämmungen sollten Wärmedämmstoffe mit hohem Dampfsperrwert verwendet werden (z.B. Polystyrolschäume), bei solchen mit geringerem Dampfsperrwert (z.B. Mineralfaserplatte) sind innenseitige Dampfbremsen, Dampfsperren (Folien) empfehlenswert.

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Für vorübergehend genutzte Räume ist eine geringere Dicke der raumseitigen Dämmschicht (ca. 2 cm) ausreichend. Bei ständig beheizten Räumen mit erdreichberührten Böden unterkellerter Gebäude kann ein Wärmedurchlasswiderstand nach DIN 4108-2 von 0,90 m²K/W als gut bezeichnet werden, was einer ca. 3 cm dicken z.B. Hartschaumdämmschicht eines schwimmenden Estrichs entspricht. Wegen der einfachen und kostengünstigen Verlegung sollte die Abdichtung unterhalb der Wärmedämmschicht als Bahnabdichtung (z.B. einlagige Folienabdichtung) ausgeführt werden. Bei Fußböden mit Fußbodenheizung sollte in der ca. 1 m breiten Randzone ein erhöhter Wärmeschutz vorgesehen werden, der etwa der Größenordnung für die erdreichberührten Außenwände entspricht (ca. 1,3 m²K/W). Bei Fußbodenheizungen sollten die Forderungen an den Wärmedurchgangskoeffizienten nach DIN EN 1264-4 der Konstruktion unterhalb der Ebene der Heizfläche (Unterkante Heizrohr) eingehalten werden, nach der Norm wird empfohlen, diesen Wert über diese Mindestanforderung zu erhöhen. Bei nur vorübergehend geheizten Räumen, oder wenn nur einzelne Räume im Kellergeschoss beheizt werden sollen, ist die Außendämmung wegen der notwendigen Aufheizzeiten weniger geeignet. Eine Außendämmung unter belasteten Bauteilen, z.B. unter einem Streifenfundament, unter Fundamentplatten ist in der Regel nicht möglich oder unwirtschaftlich. Bei ständig drückendem Wasser werden vielfach extrodierte Polystyrolschäume angeordnet. Mit Ausnahme von nichtbindigen Bodenverhältnissen ohne anstehendem Grundwasser sollten außenseitige Dämmschichten nur im Zusammenhang mit wirksamen Dränmaßnahmen vorgesehen werden. 7.2.6

Massiv-Absorber

Massiv-Absorber stehen als Wärmequelle für Heizungsanlagen mit Wärmepumpen in Konkurrenz zu den Wärmequellen Grundwasser, Erdreich und Luft. Für Erdsonden- und Grundwassernutzung müssen Voruntersuchungen und wasserrechtliche Genehmigungsverfahren (ohne Erfolgsgarantie) eingeholt werden. Erdkollektoren benötigen große Flächen und sind wegen der großen Spannweiten von Wärmespeicherfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit der Böden schwierig zu dimensionieren. Luftkollektoren können i.a. nur bis zu bestimmten Außentemperaturen betrieben werden. Es muss dabei bivalent gearbeitet werden, d.h. mit einem zweiten Wärmeerzeuger. Sie verursachen außerdem in der Regel störende Geräusche. Demgegenüber ist die Verfügbarkeit des Massiv-Absorber-Heizsystems überall

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

gegeben; es werden keine speziellen Genehmigungen benötigt, die Absorber sind definiert auslegbar und bis zur tiefsten Außentemperatur monovalent zu betreiben. Umweltwärmemengen aus Strahlungsenergie oder aus Absorption machen den Massiv-Absorber bei über 8°C Außentemperatur temporär zur thermodynamisch günstigsten Wärmequelle für Heizungsanlagen mit Wärmepumpen. Massiv-Absorber haben gegenüber Sonnenkollektoren durch die gute Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherkapazität des Betons den Vorteil, dass sie auch ohne Sonneneinstrahlung, z.B. nachts, genügend Wärme absorbieren können. Dabei hängt ihre Leistung von der Belegungsdichte der einbetonierten Absorberrohre, der Bauteildicke, der Oberflächenbeschaffenheit der Bauteile, ihrer Lage (z.B. unbeschattet, Höhe über Erdreich) und nicht zuletzt ihrer geographischen Orientierung ab. Als oberirdische Beton-Absorber eignen sich besonders an Gebäuden ohnehin benötigte, mit der Außenluft in Kontakt stehende Bauteile aus Beton, wie z.B. Mauern, Brüstungen, Fassadenplatten, Garagen (Bild 7.29), Sandwichelemente im Industrie- und Gewerbebau. Auch separate, nur als Absorber genutzte Betonelemente können diese Funktionen übernehmen, wie z.B. auf Flachdächern positionierte Flachdachabsorber, Energiesterne oder andersweitige Betonkonstruktionen und Betonskulpturen.

Bild 7.29. In das Gebäude integrierte Massiv-Absorber-Elemente (oben), in Serie herstellbare Massiv-Absorber-Bauteile (links) [168].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Für die Dimensionierung ist die Anrechnung der doppelten Flächenleistung je m² Fertigteil möglich, wenn – wie bei Garten- oder Lärmschutzmauern, bei Brüstungsplatten oder Lisenen, bei Energiesternen oder Flachdachabsorbern – beide Seiten der Fertigteile mit Absorberrohren belegt werden können und somit beidseitig Umweltwärme und Strahlungsenergie absorbiert werden können. Für ein Einfamilienhaus wird eine Mauer von 1 m Höhe und 18 m bis 24 m Länge bei Einsatz eines entsprechenden Massivspeichers zur monovalenten Beheizung mit dem Massiv-Absorber-Heizsystem genügen. Ebenso ausreichend wäre eine freistehende Energiegarage oder ein Energiestern. Anstelle des beschriebenen Massivspeichers können auch andere Absorbertypen zur Aufnahme der im Erdreich eingespeicherten Sonnenwärme genutzt werden, z.B. Vormauerwerkabsorber aus Beton vor sogenannten schwarzen Wannen, Beton-Fundamente, Beton-Gründungspfähle, Schlitzwände, andere unterirdische Betonkonstruktionen (Wände von Zisternen), aber auch Erdabsorber, wie Grabenkollektoren, Baugrubenkollektoren oder andere übliche Erdreichabsorber. Wenngleich der Massiv-Absorber auch nachts große Anteile auf Umweltenergie zum Heizen liefert, ist die direkte oder diffuse Sonnenstrahlung, die kurz- wie die langwellige Strahlung, von hohem Zusatznutzen. Die Absorber sollten daher möglichst dem Süden zugewandt sein. Nach Westen ausgerichtete Massiv-Absorber nehmen nur ca. 60%, nach Norden ausgerichtete ca. 40% an Strahlungsenergie gegenüber südlich orientierten Flächen auf. Die Wirksamkeit von West- bzw. Nordabsorbern gegenüber Südabsorbern reduziert sich somit im Mittel über die Heizperiode um rd. 20% bzw. 30%. An einem trüben Wintertag oder nachts gibt es praktisch keine Unterschiede. Die helle Farbe eines in der Nachbarschaft liegenden, strahlenreflektierenden Gebäudes oder die reflektierende Bekiesung eines Flachdaches bei Flachdachabsorbern kann das Strahlungsangebot für den Massiv-Absorber deutlich erhöhen. Auch Verschattungen aus der Umgebung können spürbaren Einfluss nehmen. Einstrahlungsgewinne durch das Sonnenlicht werden von langwelligen Strahlungsvorgängen überlagert. Aufgrund des flachen Einstrahlwinkels der Sonnenstrahlung im Dezember oder Januar von nur 15° kann das Strahlungsangebot auf vertikale Betonabsorber an der Südseite mit Werten von 0,7 bis 0,9 kW/m² über einen Zeitraum von bis zu fünf Stunden günstiger sein, als im Herbst oder Frühling. Im Norden der Bundesrepublik besteht ein um ca. 30% niedrigeres Strahlungsangebot als im Süden. Der Vergleichswert in den Heizmonaten

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Oktober bis April beträgt im Süden i.M. ca. 2,0 kWh/(m²d) und im Norden i.M. 1,4 kWh/(m²d). Dafür liegen die langjährigen Durchschnittswerte der Außenlufttemperaturen im Süden rd. 1 K unter den Werten Norddeutschlands. Auch durch die höhere Luftbewegung im Norden Deutschlands (an der Küste mit Windgeschwindigkeit i.M. von 5 m/s gegenüber dem Binnenland mit 3 m/s) können Strahlungsdefizite zwischen Nord und Süd aufgrund eines günstigeren Wärmeübergangskoeffizienten wieder ausgeglichen werden. Durch das Wärmespeichervermögen des Massiv-Absorbers wird ein nicht unerheblicher Teil der Strahlungsenergie eingespeichert und zeitverschoben an die Wärmepumpe und die Heizung abgegeben. Wie das Bild 7.30 zeigt, werden bei einem täglichen Wärmeentzug von z.B. 2,2 kWh/(m²d) rd. 50% aus der Umgebungsluft gewonnen und vom Massiv-Absorber-Rohrsystem direkt aufgenommen. Ein etwa ebenso großer Anteil wird in der Übergangsperiode aus Strahlungsenergie gewonnen, zwischengespeichert und erst später, auch in den Nachtstunden, durch die Wärmepumpe abgerufen. Der oberirdische Massiv-Absorber „glättet“ damit die Wärmeenergieströme aus wechselndem Umweltwärmeangebot (Tag/Nacht) und Wärmeentzug durch die Wärmepumpe.

Bild 7.30. Energiebilanz eines Massiv-Absorbers in der Übergangsperiode [168].

7.2 Anforderungen an Bauteile von Neubauten

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Auch aus Phasenwechseln bei Kondensation und Erstarrung von Luftfeuchtigkeit, d.h. aus Tauwasser oder unterhalb des Gefrierpunkts einsetzender Reifbildung auf den Absorbern, werden temporäre Energiegewinne bis zu 30% erzielt. Die entstehenden Reifbeläge schmelzen unter Einwirkung direkter oder diffuser Sonneneinstrahlung wieder ab. Die Wärmequellentemperatur eines Betonabsorbers wird somit nicht allein von der Außentemperatur, sondern auch von verschiedenen Klimafaktoren, dem herrschenden Strahlungsangebot und der temperaturausgleichenden Wirkung der Betonspeichermasse bestimmt. Die Größen dieser Einflüsse sind wissenschaftlich noch nicht hinreichend genau abgegrenzt. Jedoch haben Messungen an der Oberfläche von Absorbern häufig Temperaturen über der Außenlufttemperatur aufgezeigt [169 - 171]. Bei einer spezifischen Leistung von Beton-Absorbern von rd. 20 W/(m²K) lassen sich bei Abkühlung der Sohle im Verdampfer einer Wärmepumpe um 6 K Flächenleistungen des Absorbers von 120 W/m² erzielen. Unter Berücksichtigung der Abwärmenutzung des Wärmepumpenverdichters ergeben sich somit 180 W Heizleistung pro m² Absorberfläche. Mit rd. 6 m² Absorberfläche lässt sich also 1 kW Heizleistung bereitstellen. Um ein Einfamilienhaus, das nach der Energieeinsparverordnung gebaut wird und einen Gebäude-Wärmebedarf von 6 bis 8 kW besitzt, monovalent mit einem Massiv-Absorber-Heizsystem beheizen zu können, werden demnach nur 36 m² bis 48 m² Absorberfläche und der Massivspeicher benötigt, also nur 30% bis 35% der zu beheizenden Fläche [168]. Der Beton wird gem. DIN 1045 als Normalbeton für Außenbauteile der Festigkeitsklasse B 35 hergestellt. Er muss wasserundurchlässig sein und einen hohen Widerstand gegen Rost aufweisen. Dementsprechend liegt der w/z-Wert unter 0,50, die Zuschläge müssen erhöhten Anforderungen bei Frost genügen. Nicht geschalte Betonoberflächen werden mit Besenstrich versehen. Das Mindestmaß für die Betondeckung beträgt 3,0 cm. Zur Auslegung der Massiv-Absorber, des Massivspeichers sowie der Wärmepumpenanlage müssen Gebäudegeometrie und Heizwärmebedarf bekannt sein. Sofern an Gebäuden ohnehin vorhandene BetonAußenbauteile, z.B. Umfriedungen, Stützmauern, Brüstungsplatten, vorgehängte Fassaden, Schallschutzmauern oder andere Beton-Fertigteile als Massiv-Absorber und damit als Wärmequelle benutzt werden können, ergeben sich je nach Bauwerk für dieses Heizsystem Mehrkosten gegenüber einer ölgefeuerten Zentralheizung von ca. 50 Euro/m² beheizter Fläche. Dies entspricht ca. 2,5% bis 4,0% Mehrkosten an der Bausumme. Dafür erlangt man folgende Vorteile des Massiv-Absorber-Heizsystems [168]:

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

− Ein am Einsatzort emissionsfreies Heizen mit hoher CO2- und Schadgasreduktion gegenüber allen heute eingesetzten Öl- und Gasheizungssystemen. − Keine Genehmigungsprobleme, keine Geräusche im Freien, auch nicht bei großen Anlagen. − Hohe Einspeicherung von Strahlungsenergie, hohe Effizienz der Wärmequelle. − Hohe erreichbare Leistungszahlen. − Einsatz unterschiedlichster, vom Architekten oder Bauherren selbst gestalteter, aber auch im Werk vorgefertigter Absorber. − Rückfluss der Mehrinvestitionen durch geringere Betriebskosten gegenüber konventionellen Heizungen, z.B. bei Einfamilienhäusern mit Niedrigenergiehauscharakter. 7.2.7

Allgemeine Feststellungen

Den Berechnungsverfahren der Energieeinsparverordnung liegen ein sinnvoller Kompromiss zwischen wissenschaftlicher Genauigkeit und einfacher Anwendungsfähigkeit zugrunde. Die hierbei formulierten z.T. neuen Anforderungen schöpfen die Möglichkeiten bewährter Baukonstruktionen bei weitem aus. Kostengünstige Gebäudeabmessungen ergeben sich für die einzelnen Gebäudetypen: − Freistehendes Wohnhaus: Bei diesem Gebäude ist es notwendig, Materialien für Außenwände mit einem U-Wert ≤ 0,4 W/(m²K) einzusetzen. Schlechte Wärmedurchgangskoeffizienten für Außenwände müssen mit unwirtschaftlichen Keller- bzw. Dachdämmungen erkauft werden. Auch mit sehr guten Fensterkonstruktionen UW ≤ 1,4 W/(m²K) werden im Dach- bzw. in der Kellerdecke dicke Dämmschichten notwendig. − Reihen-Mittelhaus: Reihen-Mittelhäuser sind wärmetechnisch bedeutend günstiger als andere Gebäude. Dies kommt dadurch zum Ausdruck, dass hier Fenster mit Wärmedurchgangskoeffizienten bis 2,6 W/(m²K) möglich werden. Ob es aber sinnvoll ist, Reihen-Mittelhäuser anders als Endhäuser zu bemessen, ist infrage zu stellen.

7.3 Anforderungen an bestehende Gebäude

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− Mehrfamilienhaus: Ob es die kostengünstigste Lösung ist, die Fenster mit Wärmedurchgangskoeffizienten von ≤ 1,7 W/(m²K) auszuführen, muss im Einzelfall beantwortet werden. Bei solchen Gebäuden sind Außenwände von U = 0,4 bis 0,5 W/(m²K) wirtschaftlich sinnvoll, weil andere Varianten zu hohe Dämmstoffdicken im Dach und in der Kellerdecke führen. Anzuzweifeln ist die generell empfohlene Südausrichtung von Gebäuden in DIN 4108-2, weil gerade in Ballungszentren die Erschließung des ohnehin knappen Raumes für Bauzwecke diese Bauweise verhindert. Es fehlt ein Hinweis auf diese Einschränkung. Künftige Planungen werden zunehmend auf „intelligente“ Fassadensysteme und Doppelfassaden zurückgreifen und eine mechanische Grundbzw. Stützlüftung einbeziehen. Der Fensterflächenanteil und die Ausrichtung des Gebäudes nehmen erheblichen Einfluss auf die Planung eines Gebäudes. Empfehlung: Klug gezonte Grundrisse mit veränderbaren haustechnischen Systemen oder gar mit „denkenden“ Fassaden, konsequente Vermeidung von Wärmebrücken und Nutzung der aktiven oder/und passiven Solarenergie sowie schnell regelbare Heizungsanlagen. Wesentliche Schwachpunkte bei der zukunftsorientierten Planung energiesparender Gebäude sind die Konstruktionen von Dach-Außenwand, Fenster, Tür, Kellerdecke. Sorgfältiges Augenmerk ist auf die Ausführung von Bauteilanschlüssen im Hinblick auf Wärmebrückenwirkung und Luftdichtigkeit zu richten. Dort lassen sich Wärmebrücken kaum vermeiden, jedoch mit intelligenten Lösungen auf ein Minimum reduzieren. Bei den Gebäudeabschlusstüren werden z.B. die äußeren und inneren Metallteile des Rahmens durch nichtleitende Kunststoffstege verbunden. Wärmebrücken können so nicht mehr entstehen.

7.3 Anforderungen an bestehende Gebäude DIN V 4701-12 „Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen im Bestand. Teil 12: Wärmeerzeuger und Trinkwassererwärmung“, Februar 2004. In der Norm werden Kennzahlen zur energetischen Bewertung angegeben, die in einer Gesamtenergiebilanz eines bestehenden Gebäudes verwendet werden können. Das größte Energieeinsparpotential liegt für Heizenergie im Baubestand. Groß ist die Zahl der Hemmnisse bei der Umsetzung von energetischen Sanierungsmaßnahmen. Dabei zeichnen sich nach praktischen Untersuchungen [372] folgende fünf Problemfelder ab:

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

− Informationsdefizit • Die Entscheidungsträger sind nicht ausreichend informiert. • Unzureichende Kenntnis der Verbrauchswerte. • Fehlende Information zu Energieeinsparpotentialen sowie zur positiven Auswirkung der Dämmung hinsichtlich Wohnkomfort. • Sparten- und Produktenkonkurrenz. • Unzureichende Fortbildung und Einarbeitung des Handwerks in neue Techniken. • Für Wohnungssuchende ist Heizwärmeverbrauch nicht transparent. • Zu großes Augenmerk auf Suche nach alternativen Energien. • Wie wirkt sich die Modernisierung durch den Vermieter auf die Miete aus? Ist eine Modernisierung gewünscht? Die technischen Verwaltungen der Wohnungsbaugesellschaften und öffentlichen Liegenschaften sowie Wohnungseigentümer und Architekten besitzen meist nicht das notwendige Wissen über die möglichen Einsparpotentiale, die sich durch energetische Maßnahmen am Gebäude und an der Heizungsanlage einsparen lassen. Meist sind die grundflächenbezogenen Verbräuche nicht bekannt, somit kann kein Vergleich mit anderen Gebäuden angestellt werden. In der Analogie zum Mietspiegel existiert bereits in einigen Regionen Deutschlands ein Heizspiegel. Der Ansatz, diesen Heizspiegel für eine Einordnung des individuellen Nutzerverhaltens zu verwenden, dürfte praktisch kaum umsetzbar sein, da der Heizenergieverbrauch von einer Vielzahl von Faktoren abhängt. Eine Qualifizierung des Heizspiegels in diese Richtung (z.B. durch Einführung von Bewertungsfaktoren für die Wohnungsanlage) ist mit erheblichem Aufwand verbunden. Der verbesserte Wärmeschutz trägt nicht nur zur Energieeinsparung bei, sondern vermindert durch höhere Innenoberflächentemperaturen die Gefahr der Schimmelpilzbildung. Dies ist häufig nicht bekannt oder geht nicht in die Betrachtung ein. Die von der Industrie betriebene Werbung ist einseitig und umfasst nicht alle Möglichkeiten der Energieeinsparung an einem Gebäude. Die Heizungsindustrie vermittelt den Eindruck, mit einem neuen Kessel können die Probleme gelöst werden. Die Dämmstoffindustrie verweist andererseits nur auf ihre Produkte. Die Elektronikbranche vermittelt den Eindruck, dass das größte Potential in der Regelungstechnik liegt. Der Gebäudebesitzer ist unsicher und handelt gar nicht. Die Installationsbetriebe sind vielfach aufgrund schnell wechselnder neuer Produkte nicht auf dem neuesten Stand des Wissens. Aus Unwissenheit heraus raten sie dem Kunden ab und ver-

7.3 Anforderungen an bestehende Gebäude

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weisen auf alte bekannte Produkte und Techniken, mit denen sie ausschließlich ausreichend Erfahrung haben. Nur 18% geben an, gut über die aktuelle Energiediskussion und Energiepreise informiert zu sein. Ein Drittel der Haus- und Wohnungsbesitzer sowie mehr als die Hälfte der Mieter fühlen sich dagegen gering informiert. Ihre persönlichen Ausgaben für Wärmekosten kannte nur ein knappes Drittel. Generell zeigten Befragte mit höherem Einkommen einen besseren Informationsstand, im Gegensatz zu Singels und Mieter kleinen Einkommens. Vielen Verbrauchern mangelt es noch immer an Kenntnissen über die preisbildenden Marktkräfte bei den Energien. 41% der Befragten hatten keine Kenntnisse über die Heizölpreisbindung beim Erdgas. Durch Ausrichtung von Energiespartagen können noch mehr Informationen über richtiges Heizen und Lüften und Nutzung der Heizungseinrichtungen den Mietern vermittelt werden. Informationen in Mieterzeitungen, Infobus, Einsatz bei Mieterberatung vor Ort, Mieterbroschüren erstellen und gezielt verteilen. − Vorurteile • Falsche Ansichten wie: Speichern ist besser als dämmen. • Dämmung wird häufig fälschlicherweise mit Abdichtung verwechselt. • Wärmedämmung hat in der öffentlichen Diskussion nicht den gleichen Stellenwert wie Solaranlagen, sie sind Prestigeobjekte. • Primärenergiebilanz der Dämmstoffe. • In der Vergangenheit haben unsachgemäße Ausführungen von Sanierungsmaßnahmen zur Zurückhaltung geführt. Die Vorurteile gegenüber der Dämmung von Gebäudeflächen sind immer noch nicht vollständig ausgeräumt. Es ist immer noch zu vernehmen, dass durch Aufbringen der Dämmung die Wände nicht mehr atmen können oder die Bewohner nicht ausreichend Luft bekämen. Unsachgemäße Ausführungen von Dämm-Maßnahmen verursachen oft Schäden. Dies wird überbewertet und führt bei manchen Gebäudeeigentümern zur Zurückhaltung. Das Energieeinsparen durch Erhöhen des Wärmeschutzes hat in der öffentlichen Diskussion leider nicht den gleichen Stellenwert wie die Photovoltaik- und Solaranlagen. Das sind Prestigeobjekte, da sie visuell darstellbar sind. Energieeinsparen besitzt kein Image und wird nicht als alternative Energiequelle erkannt.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

− Kosten und Wirtschaftlichkeit • Niedrige Energiepreise. • Zielkonflikt zwischen Schutz der Erdatmosphäre und Rentabilität. • Wirtschaftlichkeit wird falsch ermittelt. Sowieso-Kosten sind abzuziehen. • Zeithorizont für die Rückerwirtschaftung der Investitionen ist gesunken. • Bei Mehrfamilienhäusern werden von den Hausverwaltungen meist nur Investitionen für Erhaltungsaufwand akzeptiert. • Private Wohnungsbesitzer wollen in höherem Alter nur noch wenig in Gebäude investieren (vgl. hierzu EnEV § 9(4)). • Tarifpolitik der Energieversorgungsunternehmen. Bei Wirtschaftlichkeitsberechnungen werden häufig die gesamten Kosten der Dämm-Maßnahmen angesetzt. Der Abzug der „Sowieso-Kosten“ unterbleibt meist, dadurch verschlechtert sich die Wirtschaftlichkeit deutlich (vgl. Hinweise zu EnEV § 17). Als Folge davon unterbleibt die gesamte Dämm-Maßnahme. Bei Dämm-Maßnahmen an Gebäuden muss beim Zeithorizont für die Rückerwirtschaftung beobachtet werden, dass es sich um langlebige Produkte mit einer Lebensdauer von mindestens 25 Jahren handelt. − Eigentumsverhältnisse • Vermieter zahlt Investitionen, Mieter spart Heizkosten. • Gesplittete Eigentumsverhältnisse wie Eigentumswohnungen oder Erbengemeinschaften erschweren die Maßnahme. • Teilmaßnahmen sind bei Mehrfamilienwohngebäuden mit Eigentumswohnungen nicht attraktiv, da nicht alle den gleichen Nutzen haben. Teilleistungen sind z.B. Dämmung der Obergeschossdecke oder Kellerdecke, da nicht alle Bewohner in gleichem Maße an der Heizkostenreduzierung teilhaben. − Technik • Sehr viele Einzelgewerke. • Umsetzungsgeschwindigkeit hängt vom Erneuerungszyklus ab. • Kosteneffiziente Maßnahmen durchführen. • Installationsbetriebe haben mit neuen Technologien häufig keine Routine.

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In der Regel fallen nicht alle Erhaltungsmaßnahmen zeitgleich an. Es muss somit entweder eine langsame Umsetzungsgeschwindigkeit oder eine weniger wirtschaftliche Maßnahme in Kauf genommen werden. Bezüglich der richtigen Dämmung von Wärmebrücken – ausschlaggebend für den Erfolg der Gesamtmaßnahme – herrscht noch große Unsicherheit. Bei der Beurteilung der Systeme muss die gesamte Thematik aus dem Bereich Trinkwassererwärmung in die Überlegung einbezogen werden. Gerade die überwiegend zum Einsatz kommenden Energieträger Gas, Strom, Fernwärme und Öl bedürfen unter dem Aspekt neuer Forschungsergebnisse einer besonderen Betrachtung (Strombetrachtung nach EnEV Anlage 1 Nr. 2). Der Planer hat die jeweilige Trinkwassererwärmungsanlage auszuwählen, die Bauelemente zu bemessen und die Anlageneignung nach den Kriterien Funktion, Hygiene, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltschutz zu bestimmen. Es reicht also nicht aus, allein die Investitionskosten für die Entscheidung über ein Anlagensystem heranzuziehen. Es ist die Pflicht des Planers nicht nur die Kapital-, verbrauchs- und betriebsgebundenen Kosten zu sehen, sondern auch die Gesundheit der Bewohner zu erhalten [391]. Empfehlungen [372]: Vortrags- und Fortbildungsveranstaltungen führen zu einer großflächigen Verbreitung von Ergebnissen und Erkenntnissen. Eine übersichtliche Zusammenstellung aller möglichen technischen Detaillösungen (Dämmung, Heizungstechnik) und der entsprechenden Preise werden die Auswahl kosteneffizienter Maßnahmen deutlich erleichtern. Diese Herausforderungen und Chancen gilt es aufzugreifen. Durch „anfassbare Praxisbeispiele“ kann die Öffentlichkeit von der Machbarkeit und dem Nutzen energieeffizienter Maßnahmen überzeugt werden [402]. Investitionshilfen (etwa Kredite und Förderprogramme) verbessern die Bereitschaft zur Heizungsmodernisierung. Steigen die Investitionshilfen auf die Hälfte der Gesamtkosten, so erhöht sich der Anteil der Modernisierungswilligen auf 30% bis 45%. Der Energieverbrauch älterer Häuser müsste dokumentiert werden. Nur so lässt sich bei Wohnungsbesitzern und -käufern das Bewusstsein für verstärktes Energiesparen schaffen. Energieoptimierte Konzepte könnten ähnlich wie bei der Neuplanung von Baugebieten bei der Bestandsplanung formuliert werden. Die einzelnen Siedlungstypen sind durch städtebauliche und wärmetechnische Daten zu charakterisieren. Als Indikatoren können Geschosszahl, Geschossflächenzahl, Grundflächenzahl, Baualter, Dachformen, Beschattung durch andere Gebäude, Beschattung durch Pflanzen, Grundflächen der Gebäude, Oberflächen, Volumenziffer, Wandanteile,

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Fensteranteile, Oberflächen/Nutzflächenverhältnis, U-Werte für Wand, Fenster, Dach, Boden, mittlerer U-Wert (spezifischer, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogener Transmissionswärmeverlust H’T in W/(m²K)), Nutzwärmeleistungsbedarf und Anschlusswert herangezogen werden. Wer soll die Nachrüstungen kontrollieren? Wie wäre es mit einer Art „Wärme-TÜV“, vollzogen von den Schornsteinfegern? Wesentliche Aufgabe in der Zukunft wird es sein, über die Entwicklung weiterer Prototypen in der Altbausanierung den Prozess der Innovation im Bereich des energieeffizienten Bauens voranzubringen und dieses Knowhow in der Öffentlichkeit zu verbreiten. Das Vertrauen in neue Technologien und in Management-Know-how bei der Durchführung des Sanierungsprozesses kann über „anfassbare Praxisbeispiele“ gut vermittelt werden. Erfolgreiche Überzeugungsarbeit bei Eigentümern und Mietern, Architekten und Ingenieuren, Handwerkern und Baubetrieben, öffentlichen Stellen und in der Presse ist eine ganz wesentliche Voraussetzung, an der noch gearbeitet werden muss. Das betrifft sowohl die Entwicklung langfristiger Unternehmensstrategien als auch die Bereitstellung geeigneter Methoden moderner Wirtschaftlichkeitsberechnungen einschließlich dem Nachweis, dass die Durchführung energiesparender Maßnahmen wirtschaftlich ist [402]. Dringend sind zusätzliche Impulse von Politik und Industrie notwendig, um die Energieeinsparpotentiale im Gebäudebestand auszuschöpfen. Sollte dies gelingen, kommt man dem Ziel der nationalen Selbstverpflichtung zur CO2-Minderung ein großes Stück näher. Modernisierungsinitiative kann die jahrelange Stagnation der deutschen Heizungswirtschaft beenden; denn derzeit gehen nur ein Drittel der Jahresproduktion an Wärmeerzeugern in den Modernisierungsbereich. In einer Informationsoffensive sollten die Vorteile der Altbausanierung bekannt gemacht werden. Warum gibt es nicht jeden Abend entsprechende Werbespots vor der Tagesschau? Das Baugewerbe hat vor einigen Jahren das Modell des „EnergieContractings“ entwickelt. Dabei geht es darum, dass private Investoren energiesparende Maßnahmen finanzieren und realisieren. Sie werden somit nicht vom Gebäudebesitzer, sondern von professionellen Dienstleistern durchgeführt, die aufgrund ihrer Fachkompetenz in der Lage sind, die möglichen Einsparpotentiale weitestgehend auszuschöpfen. Der EnergieContractor offeriert dem Kunden dabei als Energie-Dienstleistungsunternehmer ein Tätigkeitsspektrum, das von der Beratung über die Planung und Finanzierung bis hin zur Durchführung der energetischen Maßnahme mit anschließender Wartung reichen kann. Dabei ist die Grundidee,

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dass der Contractor seine privaten Investitionen für die energetische Aufrüstung aus den eingesparten Energiekosten des Nutzers des Gebäudes refinanziert. Für die z.B. öffentlichen Haushalte bedeutet dies keine zusätzliche Belastung. Erfahrungen zeigen, dass dieses Finanzierungskonzept aufgeht und damit allen Beteiligten geholfen ist. Es wird daher neben dem Energiepass der EnEV eine spezielle Energiepassvariante für den Gebäudebestand geben, kurz den „EID-BestandsEnergiepass“ (EID: Energiepass Initiative Deutschland, Heidelberg, Kurpfalzring 100 A). Dieser enthält ausgeprägte Diagnose- und Beratungskomponenten, die von allen an der Gebäudemodernisierung beteiligten Branchen und Gewerken sowie von Investoren und interessierten Hausbesitzern genutzt werden können. Entscheidend dabei: Beide Versionen haben das gleiche Normenfundament und kommen insofern – wenn auch auf unterschiedlichen Wegen – letztendlich zwangsläufig zum selben Ergebnis. Auch wenn ein Bestands-Energiepass durch die EnEV nur bei bestimmten baulichen Veränderungen zwingend für bereits bestehende Wohngebäude vorgeschrieben ist, setzen Politiker und Verbraucher darauf, dass mit diesem Instrument mehr Energiebewusstsein bei Vermietern und Nutzern Einzug hält. Schlechte energetische Qualität wird am deutschen Immobilienmarkt zukünftig nicht mehr absetzbar sein. Der Energiepass kann als Rechtsgrundlage z.B. bei Immobilientransfers dienen. Schlussendlich kann der Energiepass einen wesentlichen Beitrag zur Kompensierung der in nahezu allen Bundesländern mangelhaften Überwachung der bisherigen WSVO’95 und sicherlich auch der EnEV werden. In diesem Zusammenhang sei erinnert, dass in allen Bundesländern Ein- und Zweifamilienhäusern „genehmigungsfrei gestellt“ sind. In den Ländern Bayern und Brandenburg wird sogar darüber diskutiert, diese Regelung auf Gebäude bis zu fünf Geschossen auszudehnen. Dieses Rückzugsgefecht der staatlichen bzw. kommunalen Baubehörden aus der Verantwortung hat seine Anfänge in der Mitte der 80iger Jahre und war natürlich auch für die Einhaltung der bisherigen WSVO’95 kontraproduktiv. Das Energiepass-Zertifikat aber ist auszustellen und es ist unbestechlich. Wer hier mogelt, haftet! Das Heizen von Gebäuden alter Bauart, deren Bausubstanz sich wesentlich von den in heutiger Zeit errichteten Gebäuden unterscheidet, kann im Hinblick auf eine wertvolle Inneneinrichtung, Möbel, hölzerne Skulpturen, Malschichten oder Fresken problematisch sein. Überwiegend kommt nur ein Temperieren der historischen Gebäude infrage, aber auch hier bleibt eine Unsicherheit im Hinblick auf mögliche Schädigung [132]. Es ist davon auszugehen, dass sich Menschen in solchen Gebäuden nur vorübergehend und in anderer Bekleidung als im Wohnbereich aufhalten. Das be-

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wirkt kleinere Schwankungen der Raumlufttemperatur im Jahreszyklus. Bei stationärer Beheizung – etwa in der Zeitdauer der Raumnutzung – muss in der Aufheizphase mit größeren Luftströmungen gerechnet werden, die zu verstärkten Schmutzablagerung an Oberflächen führen können. Eine Gegenüberstellung von vielen Altbauten aus unterschiedlichen Baualtersstufen zeigte interessante Unterschiede im Energieverhalten der einzelnen Gebäude [225]: − Fachwerkhäuser weisen aufgrund extrem dünner Außenwände sowie allgemein schlechter Dämmwerte aller sonstigen wärmeabgebenden Bauteile das schlechteste Energieverhalten auf. − Sogenannte stadtbildprägende Gebäude aus der Gründerzeit und den 20er sowie 30er Jahren sind unter Energiegesichtspunkten leichter in den Griff zu kriegen. − Die nach dem letzten Weltkrieg bis zum Inkrafttreten der ersten Wärmeschutzverordnung 1977 errichteten Gebäude, die fast 60% des vorhandenen Baubestandes ausmachen, weisen wieder erheblich schlechtere Wärmedämmwerte als die Vorkriegsbauarten auf. − Die Außenwand hat in der Regel den größten Anteil an den Energieverlusten eines Gebäudes, an zweiter Stelle stehen die Fenster oder das Dach bzw. die oberste Geschossdecke. − Die Aufteilung des Energieverlustes auf einzelne Bauteile ist so unterschiedlich, dass man vor Beginn einer Sanierung auf alle Fälle das Energieverhalten des jeweiligen Gebäudes untersuchen muss. Eine überschlägige Berechnung reicht dazu normalerweise aus. Bei der Altbaumodernisierung gibt es im Bereich der baulichen Maßnahmen leider nur einen wesentlichen Einfluss auf das Energieverhalten eines Gebäudes: Die Art und Dicke der Wärmedämmung. Weder kann man die Gebäudegeometrie (das Verhältnis A/Ve) beeinflussen, noch die Himmelsrichtung der Hauptfassadenflächen. Daher sind die Möglichkeiten zur Maximierung des solaren Gewinns sehr begrenzt und man muss sich auf die Begrenzung des Wärmeverlustes beschränken. Zur Information von Auswirkungen von Wärmeschutzmaßnahmen bei Gebäuden im Bestand ist eine Aufteilung der Heizwärmeflüsse bei einem größeren Wohngebäude (Bild 7.31 links), zehn Geschosse, und bei einem freistehenden Einfamilienwohnhaus (Bild 7.31 rechts), ein Wohngeschoss. Der Gesamtenergieverbrauch wird jeweils gleich 100% gesetzt [315]. Man erkennt, dass die Heizwärmeflüsse von der Form des Baukörpers (Grundrissgestaltung), vom Wärmeschutz der Gebäude-Hüllkonstruktion (Wärmedämmung von Wand, Dach, Fenster und Keller) und von der Luftdurch-

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lässigkeit der Gebäudeöffnungen (vor allem Fensterfugen) abhängt. Diese drei Parameter stellen jene Ansatzpunkte dar, an denen sich bauliche Maßnahmen zur Energieeinsparung im Hochbau orientieren.

Bild 7.31. Aufteilung der Heizwärmeeinflüsse bei einem größeren Wohngebäude, (links, zehn Geschosse) und bei einem freistehenden Einfamilienhaus (rechts, ein Wohngeschoss). Der jeweilige Gesamtenergieverbrauch wird gleich 100% gesetzt.

Man darf nicht aus den Augen verlieren, dass die Einsparung von Heizenergie, z.B. durch Erdgas, durch den Einsatz elektrischer Energie bei Lüftungsanlagen erkauft wird. Wenn also eine Wärmerückgewinnungsanlage eingebaut wurde, die in einem Jahr pro Wohnung 2 100 kWh Lüftungsenergie einspart, dabei aber 700 kWh Strom verbraucht, dann wäre nur Geld ausgegeben worden, jedoch keine CO2-Reduktion erreicht. Ganz so schlecht sehen die Wirkungsgrade für Lüftungsanlagen zwar nicht aus, trotzdem sollte eine Lüftungsanlage nur dann eingebaut werden, wenn die CO2-Effizienz von einem Fachmann geprüft und der Stromverbrauch vom Hersteller schriftlich garantiert wurde. Anlagen zur solarunterstützten Warmwasserversorgung sind, in Bezug auf das Energiesparen, die effektivsten gebäudetechnischen Maßnahmen, d.h. sie weisen die höchste Energieersparnis in Relation zum eingesetzten Kapital auf. Insgesamt muss jedoch gesagt werden, dass bei der Sanierung eines typischen Mehrfamilienhauses die haustechnischen (aktiven) Maßnahmen den bautechnischen (passiven) Maßnahmen in der Effektivität deutlich unterlegen sind. Selbst heute noch als großzügig zu bezeichnenden Dämmstoffdicken von 16 bis 20 cm tragen, pro eingesetzten Euro mehr zum Energiesparen bei, die Solaranlagen oder gar Lüftungsanlagen [225].

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Die Erneuerung einzelner Bauteile hinsichtlich der wärmetechnisch relevanten Verbesserung des Wärmedurchgangsverhaltens ist zwar technisch an sich wirtschaftlich darstellbar, wobei das „Gegenrechnen“ von „sowieso“ anstehenden Erhaltungsmaßnahmen schwierig aufzeigbar ist. Die jeweils bei konsequenter Planung und Beratungspflicht gegenüber dem Bauherren entstehenden direkten und indirekten Bauteilnebenwirkungen stellen jedoch einen erheblichen Projekterneuerungsumfang dar. Ein Gebäude ist konstruktiv, wärmetechnisch, energetisch und natürlich auch in seiner gestalterischen Gesamtobjektidentität einerseits und in der jeweiligen Detailwirkung andererseits als Ganzes zu verstehen, sowohl in der Neuentstehung, als auch in der Modernisierung. Einzelne Elemente herauszugreifen und „isoliert“ zu betrachten ist und war schon immer problematisch [392]. Käufer von vermieteten Bauten im Bestand können Sanierungskosten als Werbungskosten von der Steuer absetzen: Wer eine Mietmobilie kauft und anschließend saniert, kann einen Steuervorteil nutzen. Er darf die Modernisierungskosten als Werbungskosten abziehen, entschied der Bundesfinanzgerichtshof (BFH Urteil Az. IX R 29/97 und Az. IX R 52/00). Damit ist die 15%-Grenze hinfällig, die seit Jahren von den Finanzämtern als strenge Meßlatte angelegt wurde. Nun dürfen die Finanzbeamten bei Modernisierungsausgaben keinen Unterschied mehr zwischen Käufern von Neu- und Altbauten machen. Nicht jede Modernisierung ist steuerlich sofort absetzbar. Sobald der ursprüngliche Zustand der Immobilie durch die Baumaßnahmen verbessert wird, handelt es sich um Anschaffungs- oder Herstellungsaufwand. Dann darf nur langfristig abgeschrieben werden. Ob die Qualität der Immobilie durch eine geplante Modernisierung aufgewertet wird, dafür hat das BFH ein Prüfschema entwickelt. Es unterscheidet zwischen „sehr einfachem, mittlerem und sehr anspruchsvollem Gebrauchswert“. Führt die Modernisierung zu einem Wechsel innerhalb der drei Gruppen, liegt eine wesentliche Verbesserung vor und damit Herstellungsaufwand. Beispiel: Werden in einem Bau im Bestand Einfachfenster durch Wärmeschutzfenster ersetzt, die Wärmeerzeuger für feste Brennstoffe gegen eine komfortable wasserbetriebene Fußbodenheizung ausgetauscht, steigt dadurch der Gebrauchswert der Immobilie von einfach auf anspruchsvoll. Konsequenz: Das Finanzamt betrachtet die Ausgaben nicht als Werbungssondern als Herstellungs- oder Anschaffungskosten. Allerdings; sobald der Vermieter nachweisen kann, dass das Gebäude bereits früher einen anspruchsvollen Ausstattungsstandard hatte, muss das Finanzamt die Einschätzung ändern.

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Erfahrungsgemäß stehen in den meisten Fällen „normale“ Modernisierungen an, die den Zustand der Gebäude im Bestand nicht wesentlich verändern, sondern lediglich zu einem zeitgemäßen Wohnstandard verhelfen. Solche Aufwendungen sollten die Finanzämter als Werbungskosten akzeptieren – solange die Baumaßnahmen den ursprünglichen Qualitätsstandard zum Zeitpunkt der Anschaffung oder Herstellung nicht wesentlich verändern. Keine Rolle spielt dabei, ob der Vermieter danach die Miete erhöht. Bewertungskriterium bei Bauten im Bestand ist der Zustand des Hauses zum Kaufdatum. Und noch eine Steuerfalle lauert: Die „Kernbereiche“ Fenster, Sanitär-, Elektro-, Heizungsinstallation. Diese vier Bereiche sind nach den Vorstellungen der Steuerrichter ein wichtiges Indiz für die Qualität einer Immobilie. Werden drei von vier Kernbereichen deutlich verbessert, spricht das für einen Standardwechsel. Auch für Erstbesitzer und Erben (EnEV § 9 Nr. (4)) gilt diese neue Regelung des Bundesfinanzhofes. Bei der Beurteilung des Baustandards zählt der Zustand am Bau. Wer eine Immobilie selbst bewohnt, hat keine Chance, das Finanzamt an den Modernisierungskosten zu beteiligen. Anders sieht es aus, wenn an Eltern, Kinder oder andere Angehörige vermietet wird. Dann ist der volle und sofortige Werbungskostenabzug für Modernisierung möglich. Wer seine eigenen vier Wände später vermieten will, sollte mit der Instandsetzung warten, bis er aus der Wohnung ausgezogen ist. Umgekehrt gilt auch: Wer eine bisher vermietete Wohnung selbst beziehen möchte, sollte rechtzeitig vor dem eigenen Einzug modernisieren. In beiden Fällen ist so der Werbungskostenabzug zu retten. Häufig gibt es Streit zwischen Vermietern und Finanzamt über die Frage, ob Anschaffungs-, Herstellungs- oder Erhaltungsaufwand vorliegt. Anschaffungskosten sind alle Aufwendungen, die zum Kauf der Immobilie entstehen. Sie können nur zusammen mit dem Kaufpreis über einen Zeitraum von 40 bis 50 Jahren abgeschrieben werden. Herstellungskosten sind Aufwendungen für Arbeiten, die den ursprünglichen Zustand der Immobilie wesentlich verbessern. Sie müssen ebenfalls über 40 bis 50 Jahre abgeschrieben werden. Zu den Herstellungskosten zählen z.B. umfangreiche Modernisierungen in mindestens drei von vier Kernbereichen oder größere Umbauten, Anbauten, Erweiterungen. Erhaltungskosten entstehen für die Erneuerung bereits vorhandener Anlagen. Das gilt für Instandsetzungsarbeiten aller Art, z.B. für das Ausbessern von Treppen, Türen, Fußböden, Fliesen oder Dächern, für Schönheitsreparaturen, die Erneuerung von Wasserleitungen, Elektrokabel, Heizungsanlage. Sie sind im Jahr der Zahlung sofort und in voller Höhe als Wer-

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bungskosten absetzbar. Werden drei von vier Kernbereichen auf einmal modernisiert, entstehen sofort voll absetzbare Erhaltungs- und langfristig absetzbare Herstellungskosten. Vorsicht: Vielfach nennen die Anbieter auf Nachfrage für Bauteile, Putze, Wärmedämmverbundsysteme usw. nur den reinen Quadratmeterpreis. Kosten für Vorarbeiten, Dehnfugen, Ecken und Außenfensterbänke kommen häufig noch dazu und lassen den Preis emporschnellen. Zu EnEV Anhang 3 Nummer 1 Außenwände: Die Außenwände von Gebäuden, die vor 1977 errichtet wurden, weisen in der Regel Werte von U = (1,0 bis 1,4) W/(m²K) auf, schlechter ist der Wert häufig im Bereich der Dachgauben. Bei Gebäuden zwischen 1977 und 1995 liegt etwa der Wert bei U = (0,6 bis 0,8) W/(m²K). Die Forderungen der Buchstaben a) bis d) entsprechen den in Anhang 3 Nummer 2 WSVO’95 genannten Vorhaben. Neu ist der Tatbestand der Außenputzerneuerung (Buchstabe e). So kann z.B. der Tatbestand des Abklopfens und des Erneuerns des Außenputzes durch wärmetechnische Forderungen belegt werden. Die vorliegenden Untersuchungen des Gesetzgebers zeigen, dass im Regelfall Gerüsterstellung, Putzabschlagen, Fassadenreinigung, Neuverputz, Herstellen von Anschlüssen und Fensterbänken zwar relativ teuere Sanierungsmaßnahmen sind, aber auch diese Maßnahme mit einer wirtschaftlichen Wärmeschutzmaßnahme verbunden werden kann (z.B. Aufbringen eines Wärmedämmverbundsystems anstelle eines üblichen Außenputzes). Dies kann in der Regel mit nur etwa 35% Zusatzkosten gegenüber der ohnehin durchzuführenden Maßnahme realisiert werden. Bei einer Dämmstoffdicke von etwa 10 cm kann der Wärmedurchgangskoeffizient der gedämmten Wand unter Berücksichtigung der vorhandenen Bauteile i.d.R auf 0,3 W/(m²K) verbessert werden. Die Zusatzkosten amortisieren sich im Regelfall innerhalb von etwa zehn Jahren. Sie sind praktisch für alle verputzten Gebäude, die vor dem Jahre 2000 errichtet und bisher nicht ausreichend wärmegedämmt waren, wirtschaftlich vertretbar; ist im Einzelfall die verbleibende Nutzungsdauer des Gebäudes kürzer, kann die nach Landesrecht zuständige Stelle eine Befreiung aufgrund EnEV § 17 erteilen. Auf die Außenputzerneuerung an Außenwänden werden in der EnEV § 8 Abs. 1 keine Anforderungen gestellt, solange die enthaltene Bagatelleregelung zutrifft. Dabei ist der Anteil der von der Maßnahme betroffenen Fläche einer Orientierung an der Gesamtfläche des Bauteils Außenwand in dieser Orientierung maßgeblich. Beträgt dieser Anteil weniger als 20%, so werden keine Anforderungen gestellt. Dabei gilt für den Begriff „Orientierung“ die Definition, die auch beim Nachweisverfahren in der EnEV An-

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hang 1 Nr. 3 hinsichtlich der solaren Gewinne Anwendung findet. Alle Regelungen der EnEV § 8 Abs. 1 gelten allerdings nicht, wenn für das ganze Gebäude ein Nachweis nach EnEV § 8 Abs. 2 geführt wird. Im Falle der EnEV § 8 Abs. 1 ist davon auszugehen, dass die Anforderungen durch entsprechende Ausführung der ohnehin vom Bauherren in Angriff genommenen Baumaßnahmen realisiert wird und nicht durch eine zusätzliche Maßnahme. Im Falle der Außenputzerneuerung heißt dies, dass nur Dämmungen auf der Außenseite als Möglichkeit der Erfüllung der Anforderungen in Betracht gezogen werden. Deshalb ist davon auszugehen, dass im Falle einer Außenputzerneuerung die Anforderungen der EnEV stets zu einer Änderung der Außenmaße des Gebäudes führen, die ansonsten nicht unbedingt erforderlich wäre. Generell ist bei Grenzbebauung davon auszugehen, dass die Anforderungen für die grenzständige Wand nicht mehr gilt, weil der Bauherr das Grundstück des Nachbarn nicht – auch nicht um die wenigen Zentimeter – überbauen darf. Ein vollständiger Abbruch und die verordnungsgerechte Neuerrichtung der betroffenen Wand hingegen ist im Regelfall nicht zumutbar. Die Voraussetzungen für eine „unzumutbare Härte“ nach EnEV § 17 sind hier gegeben [404]. Die Festlegung nach EnEV Anhang 3 Nr. 1 Buchstabe e) liegt eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung [394; 395] zugrunde, die vom Abnehmen des Altputzes und dem Neuverputzen ausgeht. Bei dieser Basis für den Tatbestand sind Abweichungen, die von einem Verbleib des Altputzes ausgehen, in der Regel nach dem Wirtschaftlichkeitsgebot der EnEG § 5 als nicht ausreichend wirtschaftlich anzusehen. Bei 10 cm Dämmstoffdicke liegen gemäß gutachterlicher Untersuchung die Zusatzkosten eines Wärmedämmverbundsystems gegenüber der „Ohnehin-Maßnahme“ Putzerneuerung bei 35%. Bei typischen Altbaukonstruktionen in Deutschland ist diese Maßnahme wirtschaftlich. So ergibt sich bei der Dämmung einer Außenwand mit einem Wert U = 1,25 W/(m²K) mit 10 cm Dämmstoff eine statistische Amortisationszeit von ca. 9 Jahren. Da bei einer „Putzreparatur“ der bestehende Putz nicht abgeschlagen wird, ist anzunehmen, dass der Aufbau eines Wärmedämmsystems gegenüber einer „Putzreparatur“ keine ausreichende Amortisation der zusätzlich aufzuwendenden Kosten sicherstellt [404]. Putzreparaturen mit zusätzlichen Farb- und Putzbeschichtungen sind deshalb keine Putzerneuerungen im Sinne von EnEV Anhang 3 Nr. 1 Buchstabe e), sondern Instandsetzungsmaßnahmen für einen bestehenden Putz. Gleiches gilt für die Instandsetzung geschädigter Betonflächen. Eine Reparatur geschädigter Stellen (Betoninstandhaltung nach den Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton) mit einer anschließenden Be-

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schichtung der Betonfläche ist keine Putzerneuerung im Sinne EnEV Anhang 3 Nr.1 Bauchstabe e) [404]. Bei Sanierungsvorhaben kann der Einsatz von Transparenten Wärmedämmsystemen zu Energieeinsparungen führen, da das Außenwandmaterial älterer Gebäude meist große Rohdichten aufweist und eine optimale Voraussetzung für die passive Nutzung der Solarenergie bietet. Bild 7.32 zeigt eine Lösungsmöglichkeit. Das Eigengewicht von TWD-Elementen liegt bei ca. 20 bis 40 kg/m² (TWD-Verbundsystem ca. 6 kg/m²) und ist somit relativ gering. Jedoch sollte beim Einsatz von Altbauten geprüft werden, ob die Außenwand die zusätzliche Last aufnehmen kann.

Bild 7.32. Verschiedene Ausführungsformen Transparenter Wärmedämmsysteme. a) Montage auf einer Mauerwerks-Außenwand [305], b) TWDKonstruktion mit Papierwaben in schräger Ansicht und in Seitenansicht [256], c) TWD mit transparentem Putz [256].

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Bei der Renovierung alter Gebäude mit niedrigem Dämmstandard kann eine zusätzliche Fassade (Vorhangfassade) einen deutlichen Effekt haben. Ein positiver Nebeneffekt ist, dass die Originalfassade des alten Gebäudes sichtbar bleiben kann [349]. Spezialfälle, z.B. beim Überziehen einer Vorhangfassade über einen Altbau, der während der Sanierung voll weitergenutzt werden muss, sind bisher nicht näher untersucht worden [351]. Eine bauphysikalische Mithilfe ist hierbei unerlässlich. Bei der Planung von Sanierungsmaßnahmen sind folgende Abhängigkeiten miteinzubeziehen: − − − − − −

denkmalpflegerische Belange Baugrenzüberschreitungen statische Vorgaben bisheriges Lüftungskonzept Räume ohne RLT-Anlagen oder Kühldecken (freie Lüftung) vorhandene RLT-Anlagen oder Kühldecken.

Neu ist der Buchstabe f). Gutachten des Gesetzgebers zeigen, dass auch bei der Neuausfachung von bestehendem Fachwerk mit neuzeitlichen Baumaterialien die Wärmeschutzanforderungen i.a. wirtschaftlich zu erfüllen sind, aber auch bei einer Kerndämmung. Die Anforderungen für die Neuausfachung enthält EnEV Anlage 3 Tabelle 1 Zeile 1a. Holzfachwerk ist aus bauphysikalischer Sicht eine äußerst problematische Konstruktion! Der Grund liegt in dem geringen Regenschutz aufgrund von Schwindrissen, verbunden mit einem feuchteempfindlichen tragenden Holzfachwerk. Vor dem Freilegen einer Fachwerkfassade ist zu prüfen, ob die Schlagregenbeanspruchung tatsächlich gering genug ist. Da Schlagregen stets in die Fugen des Fachwerkverbandes eindringen kann, ist für ein ausreichendes Trocknungspotential zu sorgen. Bei der folgenden Fallunterscheidung sind Hinweise zur Planung und Ausführung sowie Begrenzungen zu beachten (Umax) nach EnEV Anlage 3 Tabelle 1 [414]: 1) Gesamtes Bauteil ersetzen oder erstmalig einbauen: Umax = 0,45 W/(m²K). Werden ganze Fachwerkwände ersetzt, so ist in der Regel die erforderliche Wärmedämmung nach Punkt 2) bzw. Punkt 6) zu dimensionieren. 2) Bekleidungen in Form von plattenartigen Bauteilen außen anbringen: Umax = 0,35 W/(m²K). Werden außenseitige Bekleidungen z.B. aus Gründen des Schlagregenschutzes angebracht, sind Wärmedämmungen von ca. 10 cm bei WLG 040 hinter dieser anzuordnen, Bild 7.33. I.a.

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3)

4)

5)

6)

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werden hierfür Faserdämmstoffe verwendet. Auf eine ausreichende Hinterlüftung von mindestens 2 cm ist zu achten. Bekleidungen auf der Innenseite aufbringen: Umax = 0,45 W/(m²K): Werden auf der Innenseite Bekleidungen angebracht, sollen Wärmedämmungen von ca. 7 bis 8 cm bei WLG 040 eingebaut (Bild 7.33) werden. Hier ist unbedingt das feuchtetechnische Verhalten der gesamten Außenwand (Konvektion, Diffusion, Kapillarität) zu beachten. Besondere Nachweise sind zu erstellen. Innendämmungen verringern die Feuchtetoleranz der Konstruktion und müssen daher entsprechend sorgfältig geplant und ausgeführt werden; sd-Wert der Innendämmung inklusive Innenbeplankung und eventueller Dampfbremse ≥ 0,5 m, sofern nicht dauerhaft eine Nutzung mit geringer Feuchtelast sichergestellt werden kann (Büronutzung). Bei Anwendung von Faserdämmstoffen ist die Anwendung einer feuchteadaptiven Dampfbremse mit variablem sd-Wert vorteilhaft (verbesserte Austrocknung im Sommer). Wird die Anforderung erfüllt, kann auch eine Innendämmung mit einem gegenüber den WTA-Empfehlungen größeren Wärmedurchlasswiderstand bewerkstelligt werden [450]. Besonders ist Vorsicht geboten bei Vorsatzschalen auf Ständerwerk. Es gelten zudem die Ausführungen zu Punkt 6). Einbau von Dämmschichten: Umax = 0,35 W/(m²K): Allgemein ist es erforderlich, eine Wärmedämmung mit einer Dicke von ca. 10 cm (bei WLG 040), Bild 7.33, einzubringen. Der Einbau von Dämmschichten ist im Fachwerkbau so nicht als Regelfall anzusehen. Erneuerung des Außenputzes bei bestehender Wand mit U > 0,9 W/(m²K): Umax = 0,35 W/(m²K): Das Kriterium von U > 0,9 W/(m²K) wird von allen ungedämmten Fachwerkwänden bzw. bei bereits bestehender Dämmschichtdicke bis ca. 3 cm (WLG 040) erfüllt. In diesen Fällen ist bei Erneuerung des Außenputzes eine zusätzliche Dämmung erforderlich (mindestens 7 cm bei WLG 040). Vielfach wird diese als Wärmedämmverbundsystem aufgebracht. Außenputz und Anstriche der Ausfachung sollten dampfdurchlässig und nicht zu hydrophob sein. Einsatz von neuen Ausfachungen in Fachwerkwände: Umax = 0,45 W/(m²K): Es ist darauf hinzuweisen, dass diese Forderung nur bei neuen Ausfachungen besteht. Sie kann von einem Ausfachungsmaterial i.d.R. allein nicht erfüllt werden (Ausnahme z.B. > 25 cm Porenbeton; jedoch Prüfung des feuchtetechnischen Verhaltens der Wand; gerade bei Ummauerungen der Holzbauteile, unbedingt erforderlich!). Wärmedämmende und diffusionsoffene Ausfachungsmaterialien sind vorzuziehen. Der Feuchteeintrag beim Ausfachen oder beim Applizieren raumseitiger Putze und Bekleidungen soll so gering sein, dass die Bau-

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feuchte innerhalb von sechs Monaten austrocknet. Bei der Wahl eines geeigneten Innendämmsystems ist besonders das feuchtetechnische Verhalten (Tauwasser im Bauteilquerschnitt, Gefahr der Schimmelpilzbildung, Abtrocknung von eingedrungenem Schlagregenwasser) zu beachten. In diese Betrachtung ist auch die Fuge Gefach/Holz sowie eine eventuell erforderliche Windsperre hinzuzuziehen. Wird im weiteren eine zusätzliche Innendämmung in der geforderten Dicke (ca. 13 cm bei WLG 070, Bild 7.33) aufgebracht, besteht die Gefahr der verminderten Abtrocknung von eingedrungenem Schlagregen. Dämmschichtdicken nach WTA-Merkblatt 8-1-96/D und die Anwendung der Ausnahmeregelungen sind zu empfehlen. 7) Aufbringen eines Innendämmsystems bei vorhandenen Ausfachungen (ohne Anforderungen): Bei diesem Fall ist die Innendämmung gemäß den Vorgaben des WTA-Merkblattes 8-1-96/D und 8-5-00/D zu dimensionieren. 8) Luftkonvektion führt zu erheblichen Feuchtenschäden sowie unnötig hohen, Lüftungswärmeverlusten. Es ist daher unbedingt auf eine luftdichte Ausführung aller Bauteile und Anschlussbereiche zu achten. Hohlräume im Bereich der Dämmung sind zu vermeiden. Dabei ist zu bedenken, dass beiderseitig fachwerksichtige Wände in der Regel nicht ausreichend luftdicht auszuführen sind.

Bild 7.33. Erforderliche Dämmschichtdicken nach EnEV in Abhängigkeit des Ausfachungsmaterials und der Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmung [414].

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Wie können Maßnahmen bei Sichtfachwerk unter Berücksichtigung der Schlagregenbeanspruchung durchgeführt werden? Bei der Sanierungsplanung eines Fachwerkgebäudes sind feuchteschutztechnisch mehrere Punkte zu beachten: Vor dem Freilegen einer Fachwerkfassade ist zu prüfen, ob die Schlagregenbeanspruchung tatsächlich gering genug ist. Da Schlagregen stets in die Fugen des Fachwerkverbands eindringen kann, ist für ein ausreichendes Trocknungspotential zu sorgen. Innendämmungen verringern die Feuchtetoleranz der Konstruktion und müssen daher entsprechend sorgfältig geplant und ausgeführt werden. Das Anbringen einer Innendämmung sollte nur bei nachweislich geringer Schlagregenbeanspruchung der betreffenden Fassade in Betracht gezogen werden. Sind die jeweilig zu betrachtenden Fassadenbereiche der Schlagregenbeanspruchungsgruppe II oder III nach DIN 4108-3 zuzuordnen, sind Ausfachungen nicht möglich. Je nach Maßnahme kommt eine äußere Bekleidung oder ein Außenputz in Betracht, die den Tatbestand einer zusätzlichen Schale erfüllen. In diesem Fall gilt EnEV Anhang 3 Ziffer 1 Buchstabe b. Ist der jeweilig zu betrachtende Fassadenbereich der Schlagregenbeanspruchungsgruppe I nach DIN 4108-3 zuzuordnen und liegt dieser in besonders geschützter Lage, gilt EnEV Anhang 3 Nr. 1 Buchstabe f ohne Einschränkung. Eine bauphysikalische Betrachtung der wärme- und feuchtetechnischen Zusammenhänge in Bezug auf Tauwasserbildung und damit verbundene Gefahr der Schimmelpilzbildung ist notwendig [404]. Ist die zu betrachtende Fassade der Schlagregenbeanspruchungsgruppe I nach DIN 4108-3 in ungeschützter Lage zuzuordnen, ist es für die Fachwerksanierung notwendig, dass die Fuge Gefach/Holz so ausgebildet wird, dass sowohl die Austrocknung von eingedrungenem Schlagregenwasser als auch die erforderliche Luftdichtigkeit der Gesamtkonstruktion sichergestellt werden kann. Nach den Regeln des WTA-Merkblattes 8-1 bis 8-9 (Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege) müssen dafür spezielle Gefachmaterialien eingesetzt werden, die dieser Anforderung gerecht werden. Dabei ist der maximal mögliche Wärmeschutz zu realisieren. Dennoch sind mit den einzusetzenden Materialien die vorgeschriebenen Werte nach EnEV Anhang 3 Tabelle 1 Zeile 1a nicht zu erreichen. Deshalb kann hier vom Tatbestand einer unbilligen Härte nach EnEV § 17 ausgegangen werden [404]. Die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nach EnEV § 5 bleiben davon unberührt. Es gilt in jedem Fall EnEV § 10, wonach die energetische Qualität nicht verschlechtert werden darf. Es ist aber zu prüfen, ob hiervon unbeschadet die Regelung EnEV § 16 Abs. 1 für Gebäude unter Denkmalschutz oder besonders erhaltenswerter Bausubstanz gilt. Anstriche sollten dampf-

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durchlässig und nicht zu hydrophob sein. Ferner sind wärmedämmende und diffusionsoffene Ausfachungsmaterialien vorzuziehen. Der Feuchteeintrag beim Ausfachen oder beim Applizieren raumseitiger Putze und Bekleidungen sollte so gering sein, dass die Baufeuchte innerhalb von sechs Monaten austrocknet. Luftkonvektion führt zu erheblichen Feuchtenschäden sowie unnötig hohen Lüftungswärmeverlusten. Es ist daher unbedingt auf eine luftdichte Ausführung aller Bauteile und Anschlussbereiche zu achten, Hohlräume im Bereich der Dämmung sind zu vermeiden. Dabei ist zu bedenken, dass beidseitig fachwerksichtige Wände nicht ausreichend abdichtbar sind. Ergänzende rechnerische Untersuchungen zur Wirksamkeit von kapillaraktiven Innendämmungen zeigen, dass die erhoffte Wirkung der Kapillaraktivität nicht zu Tage tritt. Dies liegt vor allem daran, dass im „kapillaraktiven“ Dämmstoff niedrige Feuchtegehalte im Bereich der hygroskopischen Feuchte vorliegen. Die sehr stark vom Feuchtegehalt abhängigen Kapillartransportkoeffizienten sind hier um mehrere Zehnerpotenzen kleiner als bei Wassersättigung, so dass dieser Transportmechanismus – außer bei starkem Tauwasserausfall – so gut wie nicht zum Tragen kommt. Das zeigt auch ein Vergleich von Berechnungsergebnissen mit und ohne Kapillaraktivität der Porenbetondämmplatte. Der sich langfristig einstellende Wassergehalt unterscheidet sich deshalb nicht von dem ohne kapillaren Kontakt. Je nach Ausbildung des Ausfachungsmaterials stellen sich günstige bzw. ungünstige Verhältnisse ein. Dabei ist zu beachten, dass der Wärmedurchlasswiderstand des Ausfachungsmaterials mindestens 1,0 m²K/W, also dem Dämmwert des Holzes, entsprechen muss. Das Anforderungsniveau (technische Vorgaben und Höchstwerte der EnEV Anhang 3 Tabelle 1) für Außenwanddämm-Maßnahmen wurde leicht angehoben und den marktüblichen Dämmtechniken angepasst. Es ist je nach energetischer Qualität der bestehenden Bauteile mit einem Einbau von etwa 8 bis 10 cm Dämmstoffdicke zu erreichen. Sofern bei diesen Fällen die Abstandsflächen, Baulinien oder Baugrenzen u.ä. überschritten würden, kommt ggf. eine Befreiung nach EnEV § 17 in Betracht. Das Verfüllen eines Hinterlüftungsquerschnitts bei zweischaligem Mauerwerk ist eine sehr problematische Technik. Bedingt durch Mauerwerksanker und Mörtelstücke im Bereich zwischen den beiden Mauerwerksschalen kann eine lückenlose Verfüllung kaum garantiert werden. Die Lunker sind eine erhebliche Schwachstelle in der wärmedämmenden Hülle und stellen damit das ganze Verfahren in Frage. Werden bei einer Erneuerungsmaßnahme an einem Hochhaus z.B. massive Außenwände von Aufenthaltsräumen im Bereich von Loggien groß-

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flächig durch Fensterelemente ersetzt und ist beabsichtigt, Teilflächen dieser Elemente, die vom Boden bis zur Decke reichen, mit plattenförmigen (nichttransparenten) Ausfachungen auszuführen, dann taucht die Frage auf, ob die „nichtverglasten“ Bereiche der Elemente wie „übliche“ Außenwände anzusehen sind. Dann gilt grundsätzlich, dass an jeder Stelle die Mindestanforderungen nach DIN 4108-2 einzuhalten sind. Nach der Norm sind nichttransparente Ausfachungen von Fensterwänden wie Außenwände zu behandeln. Bei erstmaligem Einbau, Ersatz oder Erneuerung von Außenbauteilen bestehender Gebäude dürfen die in der EnEV Anlage 3 Tabelle 1 aufgeführten maximalen U-Werte nicht überschritten werden. Dabei darf der bestehende Wärmeschutz der Bauteile nicht verringert werden. Und damit sind für die nichttransparenten Ausfachungen von Fensterwänden die Anforderungen nach EnEV Anlage 3 Tabelle 1 Zeile 1 a einzuhalten, soweit sich nicht aus dem Wärmeschutz der bestehenden Außenwände höhere Anforderungen ergeben. Gemäß EnEV § 8 Abs. (1) gilt das Gesagte nicht, wenn ein Nachweis für ein zu errichtendes Gebäude geführt wird oder die Maßnahmen sich auf weniger als 20% der zugehörigen Fassade erstrecken. Die Erneuerung der Vertikalabdichtung von Kelleraußenwänden (Bitumenanstrich) stellt keine Anforderung an der EnEV Anlage 3 Nr. 1 dar. Demnach gelten für solche Maßnahmen auch nicht die Anforderungen in der EnEV Anlage 3 Tabelle 1. Einige Wärmedämmverbundsysteme eignen sich für Neu- und Altbauten mit Putzfassaden. Sie bestehen aus Dämmplatten, die direkt auf das Mauerwerk oder den vorhandenen Altputz aufgeklebt und je nach Untergrund zusätzlich gedübelt werden. Für die Dämmschicht wird in den Armierungsmörtel ein Gewebe eingebettet, das Dehnungsspannungen aufnimmt und die Grundlage für den Außenputz bildet. Das Wärmeverbundsystem besteht aus aufeinander abgestimmten Materialien eines Anbieters! Baurechtlich ist die nachträgliche Anbringung von Wärmedämmverbundsystemen grundsätzlich verfahrensfrei. Da diese Außendämmungen regelmäßig eine Dicke von mehr als 3 cm haben, sind jedoch die baurechtlichen Abstandsvorschriften zu beachten. Führen die nachträglichen Wärmeschutzmaßnahmen zu einer Unterschreitung der erforderlichen Mindestabstände, kommt eine Zulassung im Wege der Abweichung in Betracht. Die Anwendung von Außendämmungen kann ferner dann eingeschränkt sein, wenn das Gebäude unter Denkmalschutz steht. Bei Innendämmungen ist bei Dämmschichtdicken > 50 mm der Wärmebrückeneinfluss zu beachten. Da das tragende Mauerwerk durch die Innendämmung kälter wird, muss ein sorgfältiger Abschluss gegenüber der

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Raumluft hergestellt werden. Wichtig sind vor allem dichte Randanschlüsse an Innenwände, Decken und Böden. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten [213]: − Verbundplatten aus Dämmstoff mit Gipskarton- oder Gipsfaserplatten (luftdicht) anbringen. Fugen sorgfältig ausspachteln und Randanschlüsse abdichten. Am meisten verwendet werden mit Polystyrol gedämmte Gipsverbundplatten. − Dämmstoffe zwischen Unterkonstruktion mit durchgehender luftdichter Polyethylenfolie (wirkt auch als Dampfbremse) anbringen. Die Folie muss an den Rändern mit vorkomprimierten Fugendichtungsband und Latten luftdicht angeschlossen werden. Innenseitig kann dann eine beliebige Verkleidung gewählt werden. − Dämmstoff, z.B. Mineralfaser-Innendämmplatten, fugenlos auf die Wand kleben. Darauf Putzträger (etwa Holzwolle-Leichtbauplatte), und durchgehenden Gipsputz (luftdicht) aufbringen. An den Rändern mit Armierungsgewebe rissfrei anschließen (Decken, Innenwände), am Boden oder gegen Fensterrahmenputz-Endschiene setzen und dauerelastisch verfugen. − In Feuchträumen Schaumglasplatten (luft- und dampfdicht) mit Bitumen oder anderem Kaltkleber vollflächig aufkleben und verputzen oder mit Fliesen verkleiden. Im Gegensatz zur Außendämmung können bei Innendämm-Maßnahmen Wärmebrücken verschärft werden, oder sogar neu auftreten, wenn nicht von Anfang an sorgfältig geplant wird: So muss die Innendämmung auch immer in die Laibungen von Fenstern und Türen hineingeführt werden (2 bis 3 cm Dicke reichen hier schon aus). In der Laibung sollte als Innenverkleidung ein 0,5 bis 1 mm starkes Metallblech gewählt werden, dann wird die Temperatur auch im Bereich der Fensterrahmen angehoben. Von der Außenwand abstehende Innenwände und Massivdecken sollen 20 bis 50 cm in den Raum hinein mit einem Dämmkeil (maximale Dicke von 2 bis 3 cm) weitergedämmt werden. Die empfohlene Dämmstoffdicke bei Innendämmung liegt zwischen 6 und 8 cm. Wieder gilt hier der Grundsatz: Dünne Isoliertapeten oder nur 1 bis 4 cm dicke Dämmlagen verbessern den Raumkomfort nur unwesentlich und sparen kaum Heizwärme. Da jedoch bei der Innendämmung nicht alle Wärmebrücken so gut abgemildert werden können wie bei der Außendämmung und weil Wohnraum verloren geht, sind die sinnvollen Dämmstoffdicken geringer als bei Außendämmung. Vorsicht ist bei feuchten Wänden geboten. Die Ursachen der Durchfeuchtung müssen erst beseitigt sein, wenn eine Innendämmung erfolgt. So

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müssen Fassaden schlagregendicht sein. Dies ist z.B. bei freigelegtem Fachwerk normalerweise nicht der Fall, kann aber auch Verputzen, Verkleiden oder spezielle Verfahren (sog. Präsanierung) sichergestellt werden. Der Einsatz einer Innendämmung setzt die Dimensionierung und den sorgfältigen Einbau einer dampfsperrenden Schicht voraus, um Kondenswasserbildungen in der Wand zu vermeiden. Nach DIN 4108-3 wird bei raumseitiger Wärmedämmschicht eine wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke dieser Wärmedämmschicht einschließlich eines Innenputzes von mehr als 0,5 m gefordert! Bei einer nachträglichen Innendämmung sind die Anschlüsse an Fenstergesimse, Fensterlaibungen, Rollladengurtdurchführungen und Steckdosen/Schalter relativ aufwendig herzustellen. Als Dämm-Materialien für die Außendämmung kommen PolystyrolHartschaumplatten und Mineralfaserplatten (z.B. in Kombination mit Holzwolleplatten) zum Einsatz. Angeboten werden auch Gasbeton/Mineralfasermatten sowie alternative Stoffe, wie Kork und Schilfrohr. Bei einer nachträglichen Wärmedämmung von Außenwänden ausschließlich mittels Einblasen von körnigen oder faserigen Dämmstoffen in einen belüfteten Hohlraum (meist 5 bis 8 cm dick) zwischen zwei vorhandene Mauerwerksschichten (Kerndämmung) ist in der Regel die aufgrund des EnEG § 5 (1) gegebene Grenze der Wirtschaftlichkeit bei vollständigem Ausfüllen des Hohlraumes mit einem dem Stand der Technik entsprechenden Dämmstoff (Steinwolle-Granulat, Perlite-Blähgestein) erreicht. Vom Vorliegen der Voraussetzungen nach EnEV § 8 (1) oder eines Härtefalls nach EnEV § 17 kann also in der Regel insoweit ausgegangen werden, als die EnEV eine im Einzelfall auf diese Weise nicht erreichbare wärmeschutztechnische Qualität fordert. Die fachgerechte Hydrophobierungsmaßnahme einer massiven Wand im Altbau stellt einen wirksamen Feuchteschutz und damit eine Reduzierung des Frostschadens risikolos dar. Durch die anschließende Austrocknung des Mauerwerks, die allerdings je nach Ausführung zwei bis sechs Jahre dauern kann, wird außerdem der Wärmeschutz erhöht, wobei bereits geringe Verbesserungen die Tauwassergefahr an den Wandinnenoberflächen deutlich verringern. Vor zusätzlichen Wärmedämm-Maßnahmen, besonders auf der Innenseite, sollte zur Vermeidung von Frostschäden an der dann insgesamt kühleren Wand eine gewisse Austrocknungszeit abgewartet werden. Die Reglung für den Fall der Erneuerung durch Bekleidungen oder Verschalungen sowie Mauerwerks-Vorsatzschalen (z.B. Holz-Schindeln, Schiefer-, Metall-, Stein-, Tonziegel-, Keramik-, Faserzementplatten; hierbei handelt es sich in der Regel um hinterlüftete Fassaden) hat besondere

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Bedeutung für alle Maßnahmen in Verbindung mit dem Einbau von Wärmedämmverbundsystemen, Vorhangfassaden oder sonstigen Bekleidungen bei den umfangreichen Sanierungs- und Instandsetzungsarbeiten bei Plattenbauten und sonstigen Gebäuden in den „neuen Bundesländern“ [163]. Die Unterkonstruktion sollte einen möglichst geringen Wärmebrückeneffekt haben. Verwendet werden z.B. schmale Latten oder Metallprofile. Die Kosten hängen sehr stark von der Auswahl der Außenverkleidung ab. Die wärmetechnische Nachrüstung der Außenwände ist, trotz umfangreicher Randbedingungen (Zusatzmaßnahmen) als technisch überschaubare und effiziente Maßnahme einzustufen. Probleme entstehen: Beim Rückbau bis zur „Bauseitigkeit“; Anschluss Fensterlaibung, Sturz, Brüstung; Konstruktion Blendrahmen; Dachüberstände, z.B. Giebel; Befestigung Regenfallrohre; Ausbildung aller Randbereiche, wie z.B. Sockelausbildung, Attikaanschlüsse, Vordachanschlüsse [392]. Anlässlich einer Außenputzerneuerung kann die von der EnEV Anhang 3 Nr. 1 geforderte zusätzliche Wärmedämmung im Einzelfall bei Fensterlaibungen, Dachüberständen, Zierelementen an der Fassade, Anschlüssen an angrenzende Gebäude usw. zu zusätzlichen Aufwendungen oder Eingriffen in die Gestaltungsfreiheit führen, die den Tatbestand einer unzumutbaren Härte im Sinne der EnEV § 17 erfüllen; dies ist im Einzelfall zu entscheiden. Neben der Untersuchung der Konstruktionen sollen die Orte mit Wärmebrücken sowohl hinsichtlich ihrer geometrischen als auch stofflichen Beschaffenheit erfasst werden, z.B.: − Anschluss Sohlplatte-Kelleraußenwand bei einem beheizten Keller, − Anschluss Kellerinnenwand-Kellerdecke-Innenwand bei einem unbeheizten Keller, − Anschluss Kelleraußenwand-Kellerdecke-Außenwand bei einem unbeheizten Keller, − Anschluss Außenwand-Fenster (Anschlüsse seitlich, oben und unten), − Anschluss Außenwand-Balkon, − Anschluss Außenwand-Flachdach (Attika), − Anschluss Außenwand-geneigtes Dach (Traufe), − Anschluss Außenwand-geneigtes Dach (Ortgang). Es darf nicht nur die Konstruktion der sogen. Regelfläche allein betrachtet werden, sondern flankierende Maßnahmen an Orten mit den genannten Wärmebrückenwirkungen mit einbezogen werden müssen, um die volle Leistungsfähigkeit der Wärmedämm-Maßnahme zu erreichen.

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Zu EnEV Anhang 3 Nummer 2 Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster: Im Wohnungsbestand sind vorwiegend Zweischeiben-Verbundfenster und zwei Scheiben Isolierverglasungen i.d.R. mit Holz- oder Kunststoffrahmen anzutreffen. In großen Mehrfamilienwohnhäusern und in Nichtwohngebäuden (Verwaltungsgebäude, Betriebsgebäude, Schulen usw.) der 60er Jahre sind teilweise auch Metallrahmen ohne thermische Trennung eingebaut. In Abhängigkeit vom Scheibenabstand liegt bei Fenstern mit Holzund Kunststoffrahmen U = (2,5 bis 2,9) W/(m²K), bei metallischen Rahmen ohne thermische Trennung im Bereich U = (3,8 bis 4,1) W/(m²K). Buchstabe a) übernimmt ohne sachliche Änderungen die Anlage 3 Nr. 1 WSVO’95 für Fenster und Fenstertüren sowie Dachflächenfenster. Neben der Erneuerung ganzer Fenster sollen mit den neuen Tatbeständen nach dem Buchstaben b) und c) auch Sachverhalte berücksichtigt werde, bei denen das Altfenster z.T. oder ganz erhalten bleibt. Verbund- und Kastenfenster sind in vielen Fällen geeignet, unter Nutzung bestehender Rahmen neuzeitliche Verglasungen aufzunehmen. Die Anforderungen (technische Vorgaben und Höchstwerte der EnEV Anhang 3 Tabelle 1) sind aufgrund der vorliegenden Wirtschaftlichkeitsuntersuchung des Gesetzgebers leicht verschärft worden. Dabei wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die Mehrscheiben-Isolierverglasungen, die bis heute den Markt bestimmen, zwar Wärmedurchgangskoeffizienten von (1,1 bis 1,3) W/(m²K) aufweisen. Bei der Bemessung der Anforderungen ist aber berücksichtigt, dass die Wärmedurchgangskoeffizienten der Fenster (Rahmen und Verglasung) zukünftig nach einer europäischen Norm zu ermitteln sind, mit der u.a. die Wärmebrücke im Glas-RandVerbund in den Rechengang einbezogen wird. Damit ergibt sich für dasselbe Fenster künftig ein etwas höherer Wärmedurchgangskoeffizient als nach der heute geltenden nationalen Norm DIN V 4108-4. Die Verbesserung des Wärmeschutzes von Fenstern durch Dreischeibenverglasung ist kaum noch relevant, da sich ZweischeibenWärmeschutzverglasung durchgesetzt hat, die im Vergleich zu konventioneller Isolierverglasung kaum noch Mehrkosten verursacht und deren Herstellungsaufwand gegenüber dem beträchtlichen Einspareffekt unbedeutend ist. Aber auch bei Dreischeibenverglasung liegt die energetische Amortisationszeit weit unterhalb der üblichen Nutzungsdauer. Darüber hinaus ist auch berücksichtigt, dass bei Multifunktionsgläsern (Wärmeschutzeigenschaften kombiniert mit Schallschutzmaßnahmen/Angriffshemmung, Brandschutzmaßnahmen) aus konstruktiven Gründen die Grenze der Wirtschaftlichkeit in der Regel bei etwas größerem Wärmedurchgangskoeffizienten liegt, als für den Fall, dass ausschließ-

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lich Wärmeschutzeigenschaften gefragt sind. Dabei soll es unerheblich sein, aus welchem Grund die zusätzlichen Eigenschaften der Verglasung verlangt werden. Schaufenster werden gänzlich ausgenommen, weil hier die Erfüllung der Anforderungen aufgrund der Größe der Verglasung zu einem Aufwand führen kann, für den die wirtschaftliche Vertretbarkeit nicht nachgewiesen werden kann. Wenn ein Ersatz eines Schaufensters erfolgt und der Ersatz sich auf mehr als 20% der Gesamtfläche des Bauteils erstreckt, ist wie folgt zu verfahren: Für den Ersatz des Schaufensters gilt EnEV § 8 Abs. (1), wonach die in der EnEV Anlage 3 Tabelle 1 Spalte 3 genannten Anforderungen einzuhalten sind. Das bedeutet, dass nach dem Ersatz mindestens die Anforderungen nach Zeile 3 c mit UW ≤ 1,6 W/(m²K) erfüllt werden muss. Dabei darf der Wärmeschutz des bisher vorhandenen Fensters nicht verschlechtert werden. Voraussetzung dafür ist, dass sie zur Erfüllung der genannten Anforderungen aufzuwendenden Mittel im vertretbaren Verhältnis zur noch zu erwartenden Nutzungsdauer des Gebäudes stehen. Einen Sonderfall stellt dar, wenn ein Ersatz von Wand- oder Dachflächen gegen Fensterflächen erfolgt, also z.B. beim Einbau zusätzlicher oder größerer Fenster in ein bestehendes Gebäude. Gem. EnEV § 8 (1) gilt das unter Nr. 1 Gesagte nicht, wenn ein Nachweis wie für ein zu errichtendes Gebäude geführt wird, oder die Maßnahmen unter Nr. 2 bzw. Absatz (2) sich auf die zugehörige Fassade erstrecken. Sonst ist beim Austausch von Außenwandbauteilen durch Fensterelemente für den Vergleich zwischen bestehendem und neuem Wärmeschutz nicht der U-Wert des Fensters anzusetzen, sondern ein äquivalenter Wert des Fensters, weil nur dieser das energetische Verhalten des Fensters mit der zugehörigen Außenwand vollständig beschreibt. Werden Glasbausteine zum Verschluss ehemaliger Fensteröffnungen bestehender Gebäude verwendet, werden sie nach DIN V 4108-4 wie Fenster behandelt. Der Wärmedurchgangskoeffizient von Glasbausteinen nach DIN 4242 bzw. mit Hohlglasbausteinen nach DIN 18 175 ist mit U = 3,5 W/(m²K) anzusetzen. Glasbausteinwände sind grundsätzlich im Rahmen der EnEV als Fensterflächen anzusehen. Grundsätzlich sollte die Wärmedämmung der Fenster parallel mit der Außenwand geschehen. Kann der Einbau wärmedämmender Fenster wegen zu hoher Kosten nicht gleichzeitig mit den Wanddämmarbeiten durchgeführt werden, sollte die Wanddämmung Vorrang haben. Macht man es umgekehrt, kann sich die Luftfeuchte in den Räumen weniger an den neuen Fensterflächen, sondern mehr an den relativ kalten Wandflächen niederschlagen. Größere Feuchtenschäden sind die böse Folge.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Der in der EnEV Anlage 3 Tabelle 1 angegebene Grenzwert für die Erneuerung von Fensterflächen wird von Glasbausteinwänden nach DIN 4242 mit Hohlglasbausteinen nach DIN 18 175 nicht erreicht. Dies würde auch für den Grenzwert für die Erneuerung von Wänden zutreffen. Die Verwendung von Glasbausteinwänden nach DIN 4242 mit Hohlglasbausteinen nach DIN 18 175 ist also bei Ersatz- und Erneuerungsmaßnahmen an Außenbauteilen von Gebäuden nach der EnEV beschränkt, bei denen die Maßnahme weniger als 20% der Fensterflächen in der jeweiligen Fassadenfläche ausmacht (EnEV § 8 (1) 1.) und soweit der bestehende Wärmeschutz dadurch nicht verschlechtert wird oder das Gebäude die Anforderungen an neue Gebäude erfüllt. In den Wintermonaten sind die Scheiben herkömmlicher Fenster im Baubestand meist die kältesten Oberflächen des Raumes, so dass sich an diesen als erstes Tauwasser bildet. Dies ist beim Ersatz von Wärmeschutzverglasungen meist nicht mehr der Fall. Durch die Verbesserung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Fensters wird aufgrund der wärmeren Innenseite der Fenster die Tauwasserbildung auf den Scheiben reduziert. Dies hat zur Folge, dass die Raumluftfeuchte ansteigen kann. Sofern die Wände keinen verbesserten Wärmeschutz aufweisen, kühlen diese in Raumecken oder hinter Möbeln stärker ab und es wird sich dort zuerst Tauwasser niederschlagen. Zusätzlich wird durch die verbesserte Dichtheit der Fenster der Luftaustausch durch Fugen reduziert, was ebenfalls zu einem Anstieg der Raumluftfeuchte führen kann. Beim Austausch von Fenstern ist zu beachten, dass keine nachträglichen Schäden durch Tauwasserbildung an der Innenseite der Wände auftreten. Daher sollte stets der Wärmeschutz der Außenwände überprüft und ggf. verbessert werden, sowie durch regelmäßige Lüftung eine niedrige Raumluftfeuchte (≤ 50% rel. F.) sichergestellt sein. Nur unter diesen Voraussetzungen empfiehlt sich der Ersatz der Fenster mit hochwertigen Wärmeschutzverglasungen mit UG ≤ 1,3 W/(m²K) und wirksamen Fugendichtungen. Bei der Erneuerung der Fenster einschließlich des Rahmens in Verbindung mit einer Verbesserung des Wärmeschutzes der Fassade ist es richtig, die Fenster außenbündig an den Wandanschluss zu setzen. Dadurch wird die Wärmebrücke an der Fensterlaibung minimiert. In diesen Fällen sollte dann auch der Rollladenkasten an der Fassadenaußenseite angebracht werden. Die Bedienung kann entweder motorgetrieben oder über eine Kurbel erfolgen. In den meisten Fällen werden Fenster beim Auswechseln in einen Mauerfalz von innen gesetzt, Bild 7.34, die Fassade bleibt unbeschädigt. Kleine Putzschäden, die dabei auf der Innenseite entstehen, sind schnell mit

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Reparaturmörtel ausgebessert. Noch einfacher montieren lassen sich Fenster, die man direkt in Öffnungen setzen kann, Bild 7.34. Sie müssen in der Laibung genau vermittelt und besonders stabil verankert werden. Der Rahmen wird von innen nach außen angeputzt. Fenster, die in den Außenfalz eingesetzt werden, kommen nur für eine Montage mit Gerüst in Frage. Da man das Fenster von außen einsetzen muss, ist bei größeren Formaten sogar ein Kran erforderlich.

Bild 7.34. Verschiedene Einbausituationen beim Auswechseln von Fenstern. Fall 1) mit Mauerkasten, Fall 2) direkt in eine Öffnung, Fall 3) im Außenfalz.

Beim Wandanschluss ist zu beachten: Bevor die Fenster angeputzt werden, sind alle Hohlräume zwischen Wand und Blendrahmen wärme- und schalldämmend aufzufüllen mit Mineralwolle oder Montageschäume. Der Blendrahmen wird zur Wand hin mit elastischen Dichtschnüren abgedichtet und anschließend mit Masse versiegelt. Den oberen Abschluss der Abdichtung führt man am besten mit Fugendichter aus. Bei Ersetzen von Fenstern und Fenstertüren ist planerisch neben allen technischen Zielwerten auf die gestalterische Detailwirkung höchsten Wert zu legen, da bereits durch geringe Maßnahmen die Objektivität und Gestalt völlig verändert werden kann.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Material- und Konstruktionsauswahl müssen zur Integrationsfähigkeit des neuen Fensters ins „alte“ Gebäude behutsam bedacht sein. Der Materialwettbewerb trägt hierzu nicht immer Positives bei. Probleme entstehen: Bei Konstruktionsanschlüssen; Dampfdichtheitsanschlüssen; bei der Außenwanddefinition; Rahmenbreite, Sprossenausbildung; Problematik der Luftdichtigkeit bei „eventualer Lichtverbesserung“ der Außenwandqualitäten; Gewicht der Öffnungsflügel mit neuer Verglasung; Integration des Sonnenschutzbehangs. Für Lichtkuppeln mit wärmegedämmten Aufsatzkränzen gilt DIN V 4108-4 Abschnitt 6 Tabelle 12, für zweischalige (dreischalige) Lichtkuppeln U = 3,5 (2,5) W/(m²K). Zu EnEV Anhang 3 Nr. 3 Außentüren: An die Änderung von Außentüren stellt die WSVO`95 keine Anforderungen, weil bis zu ihrem Erlass Außentüren sogar bei Neubauten nicht in die Wärmeschutzanforderungen einbezogen waren. Zwischenzeitlich haben die Anbieter von Außentüren – wegen der Anforderungen bei neuen Gebäuden – entsprechend wärmegedämmte Konstruktionen in ihr Angebot aufgenommen. Ausweislich der dem Gesetzgeber vorliegenden gutachtlichen Untersuchungen ist es wirtschaftlich vertretbar, hier erstmals moderate Mindestanforderungen festzulegen. Außentüren aus Ganzglas, die z.B. in Türanlagen von Geschäfts- und Bürogebäuden Verwendung finden, werden ausgenommen, weil hier die Anforderungen häufig nicht wirtschaftlich vertretbar sind; da besonders bei diesen Gebäuden die Türfläche im Verhältnis zur gesamten Außenfläche des Gebäudes in der Regel nicht sehr stark ins Gewicht fällt, ist eine pauschale Ausnahme auch hinsichtlich des Energieeinsparzieles der Verordnung vertretbar. Für das Bauteil Türblatt (Türfläche) folgt der Grenzwert UW ≤ 2,9 W/(m²K) und nach den Festlegungen in DIN 4108-2 Abschn. 5.36: „Außenliegende . . . Türen von beheizten Räumen sind mindestens mit Isolieroder Doppelverglasung auszuführen“. Nach DIN V 4108-4 ist ein Rahmen der Rahmenmaterialgruppe 2.1 oder besser zu verwenden. Mit der Einführung von DIN V 4108-4 ergibt sich, dass bei einer Verglasung mit einem Ug-Wert 3,0 W/(m²K) ein Rahmen mit einem maximalen Bemessungswert Uf, BW = 2,2 W/(m²K) zum Einsatz kommen darf. Für die Einzelprofile des Rahmens bedeutet dies 2,0 W/(m²K) ≤ Uf < 2,4 W/(m²K) . Zu- und Abschläge gemäß DIN V 4108-4 Tabelle 8 zur Bestimmung des Bemessungswertes des Wärmedurchgangskoeffizienten UW sind dabei nicht berücksichtigt, müssen aber ggf. bei der Bestimmung des endgültigen Bemessungswertes noch in die Berechnung einfließen. Für Außentüren bedeutet dies, dass nur Produkte mit einem rechnerischen oder messtechnischen Nachweis des U-Wertes verwendet werden dürfen.

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Bezüglich des U-Wertes von Lichtkuppeln würde in DIN V 4108-4 Abschnitt 6 festgelegt: „Für zweischalige und dreischalige Lichtkuppeln mit wärmegedämmten Aufsatzkränzen dürfen, ohne dass ein Nachweis über den Wärmedurchgang geführt werden braucht, die Bemessungswerte der Wärmedurchgangskoeffizienten nach Tabelle 12 angenommen werden.“ Zweischalige (dreischalige) Lichtkuppeln U = 3,5 (2,5) W/(m²K). Zu EnEV Anhang 3 Nr. 4 Decken, Dächer und Dachschrägen: Ausgebaute Dachräume älterer Wohngebäude haben im Schrägdach häufig einen besonders geringen Wärmeschutz allgemein üblich (1,7 bis 1,8) W/(m²K). Flachdächer wurden üblicherweise bereits in den 60er Jahren mit mindestens 40 mm gedämmt, U ≈ 0,8 W/(m²K).

− Steildächer: Die Tatbestände einer Steildacherneuerung sind dahingehend erweitert worden, dass auch eine Erneuerung der Innenschalung sowie der Abseitenwände eindeutig unter die Anforderungen fällt. Das Anforderungsniveau (technische Vorgaben und Höchstwerte in der EnEV Anhang 3 Tabelle 1) soll U gegenüber der WSVO’95 nicht geändert werden. Es galt für Decken, Dächer und Dachschrägen in der bisherigen WSVO`95 ein Minimum von UD = 0,30 W/(m²K). In der EnEV Anhang 3 Tabelle 1 wird dieser Wert unter Zeile 4a zwar ebenfalls gefordert, im Text unter Nr. 4.1 gleichzeitig die Möglichkeit gegeben, diesen Wert „zu umgehen“ und zwar immer dann, wenn „bei einer Zwischensparrendämmung aufgrund der Maßnahmen nach Fall b) bis e) die Dämmstoffdicken wegen der innenseitigen Bekleidung und der Sparrenhöhe begrenzt ist, so gilt die Anforderung als erfüllt, wenn die nach den Regeln der Technik maximal mögliche Dämmstoffdicke eingebaut wird“. Bei der Mehrzahl typischer Dächer sind Sparrenhöhen von (12 bis 14) cm anzutreffen. Die Sparrenabstände variieren zwischen 50 cm bis max. 65 cm, so dass mit einer Zwischensparren-Wärmedämmung der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040 als auch 035 oftmals der geforderte UD-Wert von 0,3 W/(m²K) nicht erreicht wird. Bild 7.15 zeigt, dass bei der Lage der Wärmedämmung zwischen den Sparren nur die Vollsparrendämmung eigentlich infrage kommt, um die Anforderungen der Energieeinsparverordnung zu erfüllen. Bei Steildächern gelten Dachlattung und Unterspannbahnen als Dachverschalung. Der Tatbestand nach EnEV Anlage 3 Nr. 4.1 ist erfüllt, wenn der Hohlraum zwischen den Dachsparren nach Entfernen der Dachlattung und ggf. einer Verschalung oder einer Unterspannbahn für die erforderliche Wärmeschutzmaßnahme frei zugänglich ist.

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Eine plausible Erklärung für diese Ausnahmeregelung gibt es nicht, da vom Handwerk und der Dämmstoffindustrie vielerlei technische Möglichkeiten, wie z.B. das Aufdoppeln der Sparren oder der Einsatz eines Wärmedämmsystems über den Sparren angeboten werden, um die Anforderungen der EnEV zu erfüllen. (Gleiche Ausnahmeregelungen finden sich in der EnEV Anlage 3 unter Nr. 5: Wände, Decken gegen unbeheizte Räume und gegen Erdreich). Bei bereits vorhandenen Steildächern, die nachträglich gedämmt werden sollen, ist das Unterdach jedoch häufig relativ dampfdicht (z.B. Bitumenpappe auf Holzschalung). Da das Entfernen des Unterdaches aufwendig ist, gleichzeitig aber eine möglichst dicke Zwischensparrendämmschicht erforderlich ist, ist bei unbelüfteten Steildächern raumseitig eine Dampfbremse erforderlich. Dadurch soll erreicht werden, dass im Winter eine diffundierende Raumluftfeuchte bzw. durch kleine Fehlstellen einströmende feuchte Luft im Sommer wieder zur Raumseite austrocknen kann. In der EnEV Anlage 3 Nr. 4.1 heißt es u.a.: „Soweit bei Steildächern, Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen in der Weise erneuert werden, dass die Dachhaut ersetzt oder neu aufgebaut wird, sind bei den betroffenen Bauteilen die Anforderungen nach EnEV Anlage 3 Tabelle 1 Ziffer 4 a einzuhalten“. Die bisherige WSVO’95 hatte dazu den gleichen Wortlaut. Daraus ist zu entnehmen, mit dem Ersatz der Dachhaut bei Steildächern findet lt. Text der Verordnung gleichzeitig die Erneuerung der Decke unter dem ausgebauten Dachraum statt, ohne dass an der Decke selbst sonstige Baumaßnahmen vorgesehen sein müssen. Werden Bauteile nach a) erstmalig eingebaut oder ersetzt, kann der geforderte Wärmedurchgangskoeffizient eingehalten werden. Falls wegen der vorhandenen Situation eine Realisierung des U-Wertes nicht oder nur mit einem erheblichen Aufwand möglich ist, kann eine Ausnahme entsprechend EnEV § 16 oder eine Befreiung nach EnEV § 17 beantragt werden. Der Fall der EnEV Anlage 3 Nr. 4.1 b) unterscheidet sich von den Fällen a), c), d) und e) dadurch, dass die bedingten Anforderungen an den Wärmeschutz der Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen bei Steildächern auch dann bestehen, wenn an der Decke sonst keine Veränderungsmaßnahmen vorgesehen sind, aber die Dachhaut ersetzt wird. In den Fällen a), c), d) und e) besteht die Forderung nach Einhaltung der Dämmwerte dagegen nur dann, wenn die in diesem Abschnitten aufgeführten Arbeiten an den Decken bzw. Wänden zur Durchführung kommen. Die Dämmforderung der EnEV bzw. der vorgenannten WSVO’95 an die Decke unter nicht ausgebauten Dachräumen werden also bereits gestellt, wenn die Dachhaut ersetzt wird, nicht

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erst, wenn an der Decke selbst gebaut wird. Dieser Zusammenhang wird auch verständlich, wenn man sich DIN 18 338 Ziffer 2.3 „Belüftete Dächer“ vergegenwärtigt. b) setzt die umfassende Sanierung des Daches voraus. Dabei wird die Dachhaut oder die Eindeckung soweit erneuert werden, dass eine zusätzliche Dämmschicht eingebaut werden kann. Bei Dächern mit Unterdach bzw. bei Dächern mit Schalung ist es erforderlich, dass neben der Dachhaut bzw. der Eindeckung auch die Unterdächer bzw. Verschalungen erneuert werden; ist dies nicht möglich, ist EnEV § 16 oder § 17 anzuwenden. Bei c) erfolgt eine raumseitige Veränderung. Falls die zusätzlichen Dämmstoffe raumseitig mit einer vorhandenen Dampfbremse eingebaut werden, darf nach DIN 4108-3 ihr Anteil am gesamten U-Wert des Bauteils 20% nicht übersteigen (Tauwasserschutz!). Bei einer Nachrüstpflicht für schlecht wärmegedämmte geneigte Dächer (> 1,2 W/(m²K)) wäre zwar die Wirtschaftlichkeit des EnEG erfüllt; sie führt jedoch zu vergleichsweise unnötig teuren und nicht das gesamte Einsparpotential ausschöpfenden Maßnahmen und greift nur für einen kleinen Teil der bestehenden Dächer. Ausgebaute Dachgeschosse weisen erhebliche Undichtigkeiten auf. Sofern eine Dämmung eingebaut wurde, fehlt häufig sowohl eine Wind- als auch eine Dampfsperre. Anschlüsse an die Giebelwand und die Geschossdecke sind selten abgedichtet. Dachabseiten sind am Dach meist überhaupt nicht abgedichtet. Die Trennwände und Türen von Wohnraum zu Dachabseiten sind häufig undicht und außerdem schlecht gedämmt. Undichtigkeiten sind ferner an Installationskanälen und Bauteilanschlüssen festzustellen, z.B. bei Gebäuden in Elementbauweise und Fertighäusern der ersten Generationen. Undichte Fugen führen zu Zugerscheinungen und unkontrollierten Lüftungswärmeverlusten. Befinden sich im Wohnbereich Feuerstätten, sollten Verbesserungen der Luftdichtheit in Absprache mit dem zuständigen Schornsteinfegermeister vorgenommen werden. Fehlerstellen in Dampfsperren werden im Hinblick auf die Wasserdampfdiffusion, vereinfacht gesagt, nur mit dem Flächenanteil dieser Fehlerstellen an der gesamten Dampfsperre wirksam. Dies ist im Grunde genommen unabhängig davon, ob da nun noch eine 2 cm hohe Luftschicht über der Wärmedämmung ist oder nicht. Bei allen Dämm-Maßnahmen, besonders nach b) und c) ist nach DIN 4108-3 die Tauwasserfreiheit zu prüfen.

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− Flachdächer: Da bei flach geneigte Dächern meist keine Einschränkungen der Aufbauhöhe zu erwarten sind, können im Vergleich zu steil geneigten Dächern schärfere Anforderungen an den Wärmeschutz gestellt werden. Wesentliches Merkmal von Flachdächern sind Abdichtungen, die flächig, z.B. mit geschlossenen Nähten und Stößen, das Gebäude wasserdicht abdichten. In der Regel werden solche Abdichtungen bei Dachneigungen < 22° (entspr. 40,4%) durchgeführt. Bei der Dämmung von Flachdächern lassen sich etwas niedrigere Wärmedurchgangskoeffizienten als bei Steildächern wirtschaftlich ermitteln. Bei Flachdächern sind die bisher üblichen Dicken der wärmedämmenden Schichten zu erhöhen bzw. Materialien geringer Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, um kleinere Wärmedurchgangskoeffizienten zu gewinnen. Anforderungen für UD = (0,15 bis 0,20) W/(m²K) sind unstrittig. Für ein Flachdach ergeben sich dadurch je nach Dachkonstruktion und Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Dämmstoffe Dicken von (14,5 bis 27) cm. Diese lassen sich durch die Anwendung von Gefälledämmelementen in Kombination mit Roll- oder Klappdämmbahnen problemlos und sicher lösen. Beim Flachdach z.B. mit einer Abdichtung aus Polymerbitumenund Bitumenbahnen werden zunächst auf die vorbereitete Dampfsperre durchschnittlich 21 cm dicke Styrodur-Gefälledämmplatten aufgeklebt; darüber kommt eine 4 cm dicke, streifenweise verklebte StyroporRolldämmbahn zum Einsatz. Eine zweilagige Dachabdichtung aus Polymerbitumenbahnen bildet den Abschluss. Der Gesamtdämmschichtdicke von 25 cm entspricht ein Wärmedurchgangskoeffizient von 0,15 W/(m²K). Bei als Warmdach ausgeführten Flachdächern ist der Tatbestand nach EnEV Anlage 3 Nr. 4.2 erfüllt, wenn die bestehende Dachhaut (Abdichtung) durch eine voll funktionsfähige neue Dachhaut (Abdichtung) ersetzt wird. In diesem Falle ist es unerheblich, ob und wieweit die bestehende Dachhaut (ohne ihre eigentliche Funktion) unterhalb der neuen Dachhaut erhalten bleibt. Unbeschadet anderen, ggf. einen Härtefall nach EnEV § 17 oder das Vorliegen der Voraussetzung nach EnEV § 16 (2) begründeter Randbedingungen des jeweiligen Einzelfalls (Anschlüsse, Höhenlage, Belastbarkeit, Entwässerung usw.) sind deshalb in diesem Fall die Anforderungen nach EnEV Anlage 3 Tabelle 1 Zeile 4 b z.B. durch Aufbringen zusätzlicher Dämmschichten zu erfüllen. Wird die Dachabdichtung im Rahmen der Instandhaltung lediglich regeneriert, z.B. durch das vollflächige Aufkleben einer neuen Abdichtungslage, ohne dass die neue Schicht für sich allein eine funktionsfähige

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Dachhaut darstellt, ist der Tatbestand der Erneuerung der Dachhaut nicht gegeben. Es liegen Untersuchungen über die Frage vor, inwieweit bei Vorgaben von Fristen auch Wärmeschutzmaßnahmen an bestehenden Gebäuden für Decken, Dächer und Dachschrägen pflichtweise verordnet werden können. Nach vorliegenden Erkenntnissen kann das Wirtschaftlichkeitsgebot jedoch nur für die Dämmung oberster Geschossdecken unter nicht ausgebauten Dachräumen sowie Kellerdicken erfüllt werden. Hierzu sind Nachrüstungsfristen in § 9 der EnEV vorgesehen. Bei begrünten Umkehrdächern verringert die Feuchteakkumulation in der Dämmung deren Wärmeschutz. Geht man von einer 30jährigen Standzeit aus, erhöht sich dadurch der über diese Zeit gemittelte Wärmedurchgang durch ein solches oberseitig durchfeuchtetes Gründach um ca. 15% und 25% bei einer Dämmschichtdicke von 10 cm bzw. 6 cm bis 8 cm [389]. Dies ist nicht mehr zu vernachlässigen und müsste durch eine um 1 bis 2 Stufen höher angesetzte Wärmeleitfähigkeitsklasse bei der Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten berücksichtigt werden. Ein höherer Diffusionswiderstand der Dämmung führt zu einer Reduktion der Feuchteaufnahme. Die positiven Auswirkungen einer Kombination dieser feuchtereduzierenden Einflussparameter sollten beachtet werden, denn dem Unkehrdachaufbau ist bei einer Dachbegrünung gegenüber einem konventionellen Flachdach eindeutig der Vorzug zu geben. Die wärmedämmtechnische Verbesserung eines Flachdaches kann nur ganzheitlich geplant werden. Dabei müssen alle An- und Abschlüsse neu definiert werden, da sich durch dickere Dachschichtenaufbauten die Anschlusshöhen ändern. Die gesamte Gefälleplanung ist ebenfalls zu prüfen. Bereits die Festlegung des Rückbaues und der Entsorgung der alten Baustoffe ist teilweise problematisch. Bei Mischkonstruktionen zwischen „Beibehalt“ alter Schichtaufbauten und neu aufzubringender Zusatzdämmung und Abdichtungsschichten ist große Sorgfalt geboten. Zur Klärung des dampfdiffusionstechnischen Verhaltens der Gesamtkonstruktion ist die Hinzuziehung eines Sachverständigen geboten. Besondere Probleme beim Flachdach entstehen: Durch Rückbau, Demontage und Entsorgung; Problematik von Mischkonstruktionen; Gesamtdachplanung mit allen Elementen; Dachoberlichter; Dachabdichtungsan- und -abschlüsse; Entrauchungselemente; Rohrdurchführungen; Dachaufbauten; Gesamtgefälleplanung; Dacheinläufe und Notüberläufe; Fassadenanschlüsse; Dachrandverwahrungen [392].

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Undichtigkeiten sind ferner an Installationskanälen und Bauteilanschlüssen festzustellen, z.B. bei Gebäuden in Elementbauweise und Fertighäusern der ersten Generationen. Undichte Fugen führen zu Zugerscheinungen und unkontrollierten Lüftungswärmeverlusten. Befinden sich im Wohnbereich Feuerstätten, sollten Verbesserungen der Luftdichtheit in Absprache mit dem zuständigen Bezirks- Schornsteinfegermeister vorgenommen werden. Bei einem Flachdach ist der Tatbestand nach EnEV Anhang 3 Nr. 4.2 Buchstabe b erfüllt, wenn die bestehende Dachhaut (wasserdichte Abdichtung) durch eine voll funktionsfähige neue Dachhaut (wasserdichte Abdichtung) ersetzt wird. In diesem Fall ist es unerheblich, ob und inwieweit die bestehende Dachhaut unterhalb der neuen Dachhaut erhalten bleibt. Werden z.B. mehrlagig untereinander verklebte Bitumenbahnen aufgebracht, so ist dies als neue Dachabdichtung bzw. Dachhaut zu werten. In diesem Fall sind die Anforderungen nach EnEV Anhang 3 Nr. 4.2 Buchstabe b und Tabelle 1 Zeile 4 b einzuhalten, Unbeschadet davon bleiben Härtefälle nach EnEV § 17 bzw. Bagatelleregelungen nach EnEV § 8 Abs. 1 Satz 2, besonders Anschlüsse am bestehenden Bauwerk, die Höhenlage des neuen Daches, Probleme bei der Entwässerung können ein Fall nach EnEV § 17 sein. Es ist hier im Einzelfall zu entscheiden, inwieweit durch das Wirtschaftlichkeitsgebot Dämm-Maßnahmen umsetzbar sind. Wird eine Dachabdichtung (z.B. mehrlagig untereinander verklebte Bitumenbahnen) im Rahmen der Instandhaltung lediglich regeneriert (z.B. durch das vollflächige Aufkleben einer neuen Abdichtungslage), ohne dass die neue Schicht für sich allein eine funktionsfähige Dachhaut darstellt, ist der Tatbestand der Erneuerung der Dachhaut nicht gegeben. In diesem Fall besteht keine Anforderung gemäß EnEV Anhang 3 Nr. 4.2 Buchstabe b [404]. Zu EnEV Anhang 3 Nr. 5 Wände und Decken gegen unbeheizte Räume und gegen Erdreich: Decken zu nicht ausgebauten Dachräumen haben in der Regel Wärmedurchgangswerte von (0,78 bis 1,0) W/(m²K). Die Mindestforderung an die Wärmedämmung der Kellerdecke wurde in den 50er Jahren durch einen maximalen Wert von 1,03 W/(m²K) geregelt. Bei vielen älteren Gebäuden weisen schlackengefüllte Holzbalkendecken, Leichtbauplatten oder Bimssteine in Dachschrägen hohe Wärmeverluste auf. Oft trennt auch nur eine ungedämmte Stahlbetondecke den Wohnraum vom unbeheizten Dachraum. Die WSVO’95 enthielt für Wände, die an unbeheizte Räume oder an das Erdreich grenzen, keine Erneuerungstatbestände. Vorliegende Untersu-

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chungen des Gesetzgebers zeigen jedoch, dass besonders die Feuchtesanierung erdreichberührter Wände von beheizten Räumen wirtschaftlich mit Wärmeschutzmaßnahmen verbunden werden kann. Hier hilft auch die technische Weiterentwicklung der Dämmstoffe, die für einen solchen Einsatz geeignet sind. Das gleiche gilt auch für die Durchführung von WärmedämmMaßnahmen beim innenseitigen Ausbau eines Kellers zur Nutzung als beheizter Raum (z.B. durch leichte Ständerwandsysteme oder das Ankleben von Gipskartonverbundplatten mit Dämmung). Die unterste Geschossdecke gegen den unbeheizten Keller lässt sich zumindest anlässlich der d) bis f) genannten Änderungen in der Regel wirtschaftlich dämmen und ist von oben oder unten durchführbar. Einzelwirtschaftlich optimale Ergebnisse stellen sich ein, wenn etwa (14 bis 16) cm Dämmstoff aufgebracht werden (Uneu ≈ 0,25 W/(m²K)). Damit ist eine Nachrüstungspflicht mit einer Übergangszeit von 10 Jahren vertretbar. Bei bisher ungedämmten oder nur gering gedämmten Kellerdecken (meist U > 1,0 W/(m²K)) ist die nachträgliche Wärmedämmung durch Anordnen von Dämmstoffplatten (Dicke > 12 cm, WLG 040) von unten i.a. wirtschaftlich, aber weniger effektiv als die oberseitige Dämmung (Fußwärme!). Die Dicke der Dämmschicht ist um 8 cm ökonomisch optimal (Höhenverhältnisse in Bezug auf Treppen achten). Zu beachten ist, dass die Kellerinnenwände und -außenwände beträchtliche Wärmebrücken darstellen. Oftmals wird auch die vorhandene Raumhöhe eingeschränkt. Zusätzlich kann sich der erforderliche Montageaufwand erhöhen, wenn die Kellerdecke großflächig durch Elektro- und Rohrleitungen belegt ist, oder die Pfosten von Lattenverschlägen an der Decke befestigt sind. In diesen Fällen sollte eine Dämmung zumindest im Auflagerbereich der Kellerdecke ausgeführt werden. Bei der Feuchtesanierung von Kellerwänden durch das Anbringen von Feuchtigkeitssperren oder den Einbau von Dränagen ist es technisch sinnvoll und wirtschaftlich vertretbar, dies mit Wärmedämm-Maßnahmen zu koppeln. Das Anbringen einer Perimeterdämmung ist wirtschaftlich, wenn die Kellerwände aus Vollsteinen, Natursteinen oder aus Beton ausgeführt sind. Die Anforderungen für die außenseitige Erneuerung der Kellerwand und die Dämmung der Kellerdecke wurden gegenüber der WSVO’95 leicht verschärft, da dies wirtschaftlich vertretbar ist. Die Dämmung von der Raumseite (von oben) bietet sich an, wenn ohnehin ein neuer Bodenbelag aufgebracht werden soll und die Raumhöhe ausreicht, ein paar Zentimeter zusätzlichen Bodenaufbau aufzunehmen. Gleichzeitig wird die Trittschalldämmung verbessert. Am einfachsten durchzuführen ist die Dämmung von oben, indem Trockenestrich-

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Verbundplatten auf den vorhandenen Boden aufgelegt werden. Vorliegende Unebenheiten können zunächst durch eine Schüttung ausgeglichen werden. Dämmstofflage und Estrich können aber auch getrennt verlegt werden. Die Dicke des Dämmstoffes hängt von der verfügbaren Höhe ab, mindestens 3 cm sollten jedoch untergebracht werden, anzustreben sind 6 cm. Die unterste Dämmplattenlage sollte für die Trittschalldämmung geeignet sein. Sind die Kellerräume hoch genug, kann die Dämmung von unten an die Kellerdecke angedübelt oder mit Zement gebundenen Kleber angeklebt werden. In der Regel ist eine untere Verkleidung erforderlich, um den Dämmstoff zu schützen, Konvektion zu verhindern und einen akzeptablen optischen Eindruck zu erhalten. Folgende Alternativen bieten sich an: − Dämmstoff-Verbundplatten (z.B. Gipsfaser-, Gipskarton- oder Holzwolle-Leichtbauplatten) bei feuchten Kellerräumen feuchtigkeitsimprägniert. − Dämmstoff mit eingelegtem Armierungsgewebe verspachteln oder mit Deckenplatten bekleben. Die Dämmplatten müssen aneinander und zu den Rändern dicht anschließend verlegt werden. Verbliebene Spalten und Löcher können mit Polyurethanschaum ausgeschäumt werden. Die Dämmstoffdicke sollte bei 6 bis 12 cm liegen. Soll der Keller genutzt und beheizt werden, sollte man die Dämmung möglichst an der Außenwand anbringen. Eine derartige Perimeterdämmung macht es bei Altbauten allerdings erforderlich, dass rund ums Haus bis zum Fundament freigelegt werden muss. Dies ist zwar eine aufwendige, aber hinsichtlich Wärmeschutz (und möglicherweise auch Feuchtigkeitssanierung) lohnenswerte Arbeit [213]. Unterer Gebäudeabschluss ist die Grundfläche des Gebäudes. Anzusetzen ist die Bodenfläche auf dem Erdreich oder bei unbeheizten Kellern die Kellerdecke. Dabei sind jedoch jeweils unterschiedliche Abminderungsfaktoren anzuwenden. Ferner: Wände beheizter Bereiche, die an das Erdreich grenzen. Zu Wänden und Decken zu Räumen mit niedrigen Innentemperaturen zählen auch Innenwände und Decken. Räume mit niedrigen Innentemperaturen können z.B. unbeheizte Treppenräume oder Kellerräume sein. Nicht ausbaubare Dachräume werden am besten auf der Bodenfläche gedämmt. Verwendet werden können u.a. Dämmplatten aus Mineralwolle, Hartschaum oder Kork. Diese werden dicht anliegend und mehrlagig, mit versetzten Stößen, verlegt. Sollte die Dämmung begehbar sein, können Bohlen oder Spanplatten aufgelegt werden. Bei nicht begehbaren Dachbö-

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den und sehr unebenen Flächen können Alternativschüttungen, wie Perlite oder Zelluloseflocken aufgebracht werden. Dieses Füllmaterial lässt sich mitunter auch in den Raum zwischen den Deckenbalken einbringen. Wenn man die Deckenbalken auf Latten aufdoppelt und die entstehenden Zwischenräume dämmt, können auch diese Materialien mit begehbarer Abdeckung kombiniert werden [213]. Dämmung beheizter Räume nach unten berücksichtigt nicht Decken, die gegen Außenluft grenzen. In EnEV Anhang 3 Nr. 4 werden jedoch nur Decken angesprochen, die beheizte Räume nach oben gegen Außenluft abgrenzen oder in Nr. 5 nach unten an unbeheizte Räume oder an Erdreich. Da der Maßnahmenkatalog nach EnEV Anhang 3 die Tatbestände abschließend regelt, sind damit keine Anforderungen an die Erneuerung (!) von Decken, die beheizte Räume nach unten gegen Außenluft abgrenzen, gestellt [404]. Unabhängig hiervon ist aber der Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 Tabelle 2 einzuhalten! Einer energetischen Verbesserung von Decken, die beheizte Räume nach unten gegen Außenluft abgrenzen, steht jedoch nichts im Wege. In der Regel handelt es sich hier um Tordurchfahrten, Gebäudeüberstände eines Obergeschosses, Obergeschossdecken die über Parkflächen (sogen. Luftgeschosse) sich befinden. Sofern keine anderen Anforderungen entgegenstehen (z.B. Beachtung der lichten Durchfahrtshöhe) kann eine zusätzliche Dämmung von außen aber auch innen angeordnet werden. Bei erdreichberührten Flächen ist eine nachträgliche Dämmung in der Regel nicht möglich. Es steht nur die Bauteilinnenseite zur Verfügung. Anforderungen nach EnEV Anhang 3 Nr. 7 Tabelle 1 sind nur einzuhalten, wenn mindestens 20% der betrachteten Fläche ausgetauscht werden. Probleme entstehen bei der Innendämmung durch die Türmaße, denen die Dämm-Maßnahme angepasst werden muss. Bei raumseitigen Dämmungen ist die Bildung von Tauwasserausfall zu beachten. Zu EnEV Anhang 3 Nr. 6 Vorhangfassaden: Die Bemessung und Bauweise von Vorhangfassaden ist komplex. DIN 13 947 „Wärmetechnisches Verhalten an Vorhangfassaden. Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten. Vereinfachtes Verfahren“ erläutert den Aufbau der Vorhangfassadenhülle der verschiedenen Verglasungstypen (Glas oder Kunststoff, Einfach- oder Mehrfachverglasung, mit oder ohne Beschichtung, mit niedrigem Emissionsgrad, mit Zwischenräumen, die mit Luft oder anderen Gasen gefüllt sind); Rahmen, die hauptsächlich aus Metall, Holz oder Hart-PVC mit oder ohne wärmetechnischer Trennung bestehen; verschiedene Typen von nichttransparenten Füllungen, die mit Metall, Glas, Keramik oder anderem Werkstoff verkleidet sind. Die Be-

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rechnung in der Norm gilt nicht für Wirkungen der Sonneneinstrahlung; Wärmedurchgang infolge Lufttransportes; Kondensation; Belüftung der Zwischenräume bei Doppel- und Verbundfenstern; nichttransparente Füllungen und Wandflächen und zusätzlichen Wärmeübergang an den Ecken und Kanten der Vorhangfassade. Zur Ermittlung der in der EnEV Anhang 3 Tabelle 1 geforderten Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten (Zeilen 2 c und 3 c) nach anerkannten Regeln der Technik (Fußnote 4 in Tabelle 1) dient das in DIN 13 947 angegebene Rechenverfahren. Dabei wird der Wärmedurchgangskoeffizient eines Moduls eines Vorhangfassadensystems ermittelt. Die Norm enthält ein Berechnungsbeispiel. Die zusätzlichen Investitionskosten einer Doppelfassade können praktisch nie durch die damit erzielten Heizkosteneinsparungen amortisiert werden. Die zusätzlichen Reinigungskosten können in der gleichen Größenordnung wie die Heizkosteneinsparungen liegen. Die Probleme der sommerlichen Überwärmung des Zwischenraumes sind zu beachten. Bei Konzepten mit auch nur teilweiser natürlicher Lüftung der Räume aus dem Zwischenraum ist die eventuell eingeschränkte Luftqualität und die Schallübertragung zu bedenken. Gegenüber guten „einschaligen“ Fassaden hat die Doppelfassaden aus der Sicht der Technischen Gebäudeausrüstung keine Vorteile. Doppelfassaden sind ein gestalterisches Element, sie sind architektonisch zu begründen, allerdings mit vielen funktionellen Mängeln. Man glaubt (und weiß nicht), dass man wohl nicht zu kühlen bräuchte, bis der Gutachter kommt und feststellen muss, Raumtemperaturen um 40°C seien unzulässig, entsprechen nicht der Norm, der Behaglichkeit und der Arbeitsstätten-Richtlinie. Der Gutachterspruch lautet dann: „Kühlung und wirksame Beschattung muss her“. Zu EnEV Anhang 3 Nr. 7 Anforderungen, Tabelle 1: Im Gebäudebestand liegt der Schwerpunkt der Maßnahmen bei den sog. „bedingten Anforderungen“, die ordnungsrechtlich in Verbindung mit „ohnehin“ stattfindenden Erneuerungen (Instandsetzungen, Modernisierungen, Ersatzmaßnahmen) vorgegeben – und nunmehr verschärft – werden (vgl. die EnEV Anhang 3 Nr. 7 Tabelle 1), sowie Fördermaßnahmen, die dem Abbau von Investitionshemmnissen einem Vorziehen, aber auch erweiterten Ansätzen energiesparender Maßnahmen dienen. Die bedingten Anforderungen beziehen sich auf die rd. 25 Mrd. Euro, die als energierelevante Investitionen von insgesamt 75 bis 80 Mrd. Euro jährlich in bestehende Gebäude in Deutschland investiert werden. Es handelt sich um bauteilbezogene Anforderungen, keineswegs aber um ganzheitlich vorzuneh-

7.3 Anforderungen an bestehende Gebäude

665

mende Gebäudesanierungen. Eine Zusammenfassung mehrerer Maßnahmen ist allerdings erwünscht. Der neue methodische Ansatz in der EnEV und DIN V 4108-6 wird auch einen Beitrag leisten, die Einsparmöglichkeiten im Gebäudebestand besser zu analysieren und die Maßnahmen gezielter zu planen und ggf. zu verbessern und zu erweitern. Des weiteren werden Nachrüstungsmaßnahmen im heizungs- und anlagentechnischen (vgl. DIN V 4701-10), in begrenztem Umfang auch im baulichen Bereich vorgesehen. Sind bei einem Sanierungsprojekt Bauzeichnungen des Gebäudes vorhanden ist dies eine gute Basis für die Gebäudemaße. Allerdings sollten in jedem Fall stichprobenartig die in den Bauzeichnungen enthaltenen Maßangaben mit dem gebauten Objekt verglichen werden. Ebenso ist eine Überprüfung des Raumprogramms – z.B. beheizte / unbeheizte Räume – empfehlenswert. Sind die Bauzeichnungen nicht mehr vorhanden, können evtl. aus Archiven der zuständigen Baubehörde Zeichnungen gefunden werden, sehr zeitaufwendig! Sind keine Zeichnungen mehr vorhanden, ist ein Aufmaß unerlässlich. Hierbei sollte man sich des Laser-Entfernungsmessgerätes zur Ermittlung der notwendigen bedienen. Grundlage sind die wärmetechnischen Kenndaten der Baumaterialien, die oft nicht mehr in DIN V 4108-4 enthalten sind. Empfehlenswert ist die Bestimmung der Rohdichte der verwendeten Materialien durch Wägen. DIN 4108 aus dem Jahr 1952 „Wärmeschutz im Hochbau“ ist ggf. heranzuziehen. Gute Angaben enthält auch [358]. Weitere messtechnische Empfehlung enthält die Arbeit von Geißler, Maas und Hauser [359], die eine Bewertung des Instrumentariums für die Vor-Ort-Energieberatung enthält. Zahlreiche Sanierungsarbeiten an Gebäuden sind nach EnEV Anhang 3 nicht genehmigungspflichtig. Hierdurch wird die Überwachung der Einhaltung der zu beachtenden Anforderungen der EnEV problematisch. Die ausführende Firma ist verpflichtet, den Auftraggeber auf die gesetzlichen Bestimmungen hinzuweisen. Er begeht auch eine Ordnungswidrigkeit, falls er zwar auf die Bestimmungen hinweist, aber gleichzeitig gegen die Verordnung ausführt, nur um den Wunsch des Auftraggebers zu entsprechen und den Auftrag nicht zu verlieren. Meist wird jedoch ein Kläger und damit auch ein Richter fehlen. Abhilfe aus diesem Dilemma wird auf längere Sicht der Energie/Wärmepass schaffen, würde er auch im Gebäudebestand bei großflächigen Sanierungsarbeiten an der wärmetechnischen Hüllfläche sowie bei Immobilienverkäufen verpflichtend eingeführt werden; damit entstünde automatisch ein Überwachungsinstrument, z.B. für Nutzer bzw. Käufer.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

7.4 Anforderungen an denkmalgeschützte Gebäude Die Möglichkeiten für bauliche Maßnahmen zur nachträglichen Verbesserung des Wärmeschutzes denkmalgeschützter Gebäude sind stark eingeschränkt. Das in bauphysikalischer und energetischer Hinsicht unproblematische und effektive Wärmedämmverbundsystem scheidet meist aus denkmalpflegerischen Gründen aus. Eine mit dem Denkmalschutz vereinbarte Maßnahme kann die Putzfassade sein durch außenseitiges Aufbringen von Wärmedämmputz, sofern die dafür erforderliche größere Schichtdicke nicht im Konflikt steht mit z.B. vorhandenen Ornamenten oder Fenstergewänden. Bei der Verwendung von Wärmedämmputz im Außenbereich spielt die Farbgebung des Oberputzes eine nicht zu unterschätzende Rolle. Temperaturschwankungen können des Dämmstoffs im Unterputz wegen nicht mehr zum Mauerwerk abgeleitet werden. So kann es zu Scherspannungen kommen, unter der sich die Putzschicht ablöst. Während sich eine weiße Putzoberfläche bei einer Außentemperatur von 26°C und Sonneneinstrahlung bis auf 33°C erwärmt, steigt die Temperatur einer dunklen Putzoberfläche bis auf 64°C an. Eine dunkle Farbgebung steigert beträchtlich das Risiko für die Scherspannungen. Bei einem außenseitig aufgebrachten Wärmedämmputz können Wärmebrückeneffekte entstehen bzw. verstärkt werden, wenn das Gebäude sichtbare Sandsteingewände, Balkonaufleger und Gliederungs- oder Schmuckelemente, wie z.B. einen horizontalen Streifen in der Deckenebene besitzt. Hydrophobierungen schützen besonders Fassaden aus Sichtmauerwerk vor Schlagregenbelastung. Im Fall schadhafter, bröckelnder Natursteinfassaden sind Hydrophobierungen möglich, die zugleich Steinverfestigungsmittel beinhalten. Hydrophobierungen sollten nur auf Fehlstellen- und rissfreien Oberflächen aufgebracht werden, die die Gefahr der Durchfeuchtung nicht in sich bergen. Zweifellos ist es ein großer Fortschritt, dass das in den Jahrzehnten der frühen Nachkriegszeit betriebene Abschlagen historischer Fassadenornamente als Teil von Sanierungsmaßnahmen inzwischen weitgehend aus der Mode gekommen ist. Heute gilt es als selbstverständlich, dass reicher Fassadenschmuck eine äußere Wärmedämmung ausschließt – nicht nur bei Baudenkmälern –, auch wenn die Dämmung als bauphysikalische Perspektive möglichst an der Außenseite anzubringen wäre. Viele Altbaufassaden sind mit ihrer differenzierten Gestaltung offensichtlich viel zu kompliziert, um auch nur den Gedanken aufkommen zu lassen, man könne sie – ähnlich wie beim Ersatz historischer Fenster – nach Einbau einer Dämmung mit vertretbaren Kosten wieder neu herstellen. Erst recht gelten sie als zu wertvoll, um ihren Gestaltungsreichtum durch eine billige Kombination

7.4 Anforderungen an denkmalgeschützte Gebäude

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von Standardprofilen zu ersetzen. Zumindest für die Denkmalpflege gibt es jedoch keine Regel, nach der formal reiche Gestaltungen auf jeden Fall zu konservieren und einfachere Fassaden bei Bedarf durch Kopien zu ersetzen sind. Hier gelten auch schlichte Oberflächen, wie die Gefache von Fachwerkbauten, einfache Putzritzungen oder sogar unbehandelte glatte Putzfassaden als erhaltenswerte Dokumente der Geschichte, wenn sie wichtige historische Informationen enthalten. Es ist also kein Modetrend oder der ästhetische Reichtum, noch der persönliche Geschmack eines Denkmalpflegers, der den öffentlichen Erhaltungsanspruch eines Bauelements, wie der Fassade, begründet, sondern sein Rang als historische Quelle. Wenn Wände oder Wandteile aus technischen Gründen nicht erhalten werden können, wie die Putzhaut oder eine verrottete Fachwerkkonstruktion, ist der bauliche Zustand selbstverständlich Bestandteil der Entscheidungsfindung. Was für den nötigen Reparaturvorgang aus zwingenden Gründen abgerissen wird, muss anschließend nicht in jedem Fall in gleicher Form erneuert werden. Entscheidende Kriterien sind dabei die technische und gestalterische Verträglichkeit des Neuen für den Bestand. Probleme ergeben sich sogar bei solchen Bauten, die schon heute eine Verkleidung tragen und deshalb noch die besten Voraussetzungen für nachträgliche Dämm-Maßnahmen zu bieten scheinen. Bei der Detaillierung wird aber schnell erkennbar, dass jede dickere normgerechte Dämmschicht Einfluss auf die Anschlüsse an Ortgang und Gesimsen, an Fenstergewänden und an Gebäudeecken hat. Darüber hinaus verursacht das Anheben der Verkleidung aber auch an allen Außenecken, Fehlstellen, die durch zusätzliche, den Bau auch optisch verändernde Passstücke geschlossen werden müssen. Bedenkt man weiter, dass die als Wetterschutzschichten angebrachten vorhandenen Bekleidungen auch Gestaltungselemente von hohem geschichtlichen Informationswert sein können und dass die abgenommene Haut kaum jemals ohne wesentliche Substanzverluste wieder aufzubringen ist, so wird plausibel, warum Dämmungen unter bestehenden historischen Verkleidungen ebenfalls keine allgemein akzeptable Lösung darstellen. Die allgemeine Wertschätzung für gefällig gestaltete Fassaden korreliert leider mit einer verbreiteten Missachtung der inneren Baugestaltung. So ist die Auffassung zu finden, dass die Innenseite der Außenwände der angemessene Anbringungsort für nachträgliche Dämmungen an Baudenkmälern sei. Dem muss entgegengehalten werden, dass es eine Vielzahl individuell künstlerisch gestalteter Innenräume, aber auch schlichter gehaltener Oberflächen mit wichtigen historischen Aussagen gibt, deren Erhaltungs-

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

anspruch ebenso hoch oder gar höher eingeschätzt werden muss, als die relativ anspruchslosen Formen des zugehörigen Außenbaus. Der Aspekt der Erhaltung des historischen Erscheinungsbildes ergibt mithin keine allgemein gültige Präferenz für die Anbringung nachträglicher Dämmschichten an der Innenseite oder am Äußeren. Eindeutig lässt sich nur sagen, dass eine nachträgliche Dämmung ohne jeden Schaden für die Substanz und ohne Beeinträchtigung bestimmter Ansichten eines Gebäudes nicht durchgeführt werden kann. Bauphysikalisch ist eine innenseitige Dämmung immer kritisch zu bewerten, als eine außenseitige Dämmung, da sie den großen Nachteil mit sich bringt, die Wärmebrückeneffekte zu verstärken oder gar hervorzurufen. Eine Baugenehmigung zum nachträglichen Einbau ist nicht erforderlich. Das Aussehen der Fassade wird nicht verändert, was bei denkmalgeschützter Gebäuden entscheidend sein kann. Die Sanierung kann Raum für Raum oder auch geschossweise als Einzelmaßnahme erfolgen. Die nachträgliche Innendämmung ist relativ kostengünstig. Optimale Dämmstoffdicken bei 6 bis 8 cm, größere Dicken bringen nur eine minimale Verbesserung des Transmissionswärmeverlustes und steigern die Verluste durch die Wärmebrücken. Mit der schädlichen Tauwasserbildung im Bauteilquerschnitt ist zu rechnen, daher ist auf der Innenseite der Dämmschicht eine Dampfsperre anzuordnen. Insbesondere im Bereich der Fugen ist durch konvektiven Wasserdampftransport mit Kondensation zu rechnen. Innendämmungen sollten stets nur mit kapillartransportfähigen Dämmstoffen ausgeführt werden und nicht etwa mit Faserdämmstoffen, wie es leider viel zu häufig geschieht. Besonders problematisch ist die Innendämmung bei Holzbalkendecken und Fachwerk, weil sich die Schäden in solchen Fällen nicht auf die ästhetisch störende Schimmelschwärzung beschränken, sondern durch die Abkühlung der Balkenköpfe zu einer schnellen Zerstörung im Deckenbereich beitragen können. Zur Prävention gegen solche Schäden leisten auch Dampfsperren keinen Beitrag, da sie gerade an den kritischen Stellen ebenso unterbrochen werden müssen, wie die Dämmschichten. Für Innendämmungen verlangen die Landesbauordnungen Dämmstoffe, die mindestens der Baustoffklasse B2 zuzuordnen sind, ab drei Vollgeschossen B1. Ist die Unterseite der angrenzenden Decke aus nicht brennbaren Baustoffen (Klasse A), kann Baustoffklasse B2 und B1 auch über vier Vollgeschosse hinaus und in höheren Gebäuden gestattet werde. Bei den für eine Innendämmung in erster Linie in Frage kommenden kleineren Gebäuden bis zu vier Geschossen besteht hinsichtlich einer Rissbildung keine Gefahr, bei höheren Gebäuden kann es durch die unterschiedlichen

7.4 Anforderungen an denkmalgeschützte Gebäude

669

Höhenänderungen von Innen- und Außenwänden in den Querwänden der oberen Geschosse zu Rissen kommen. Auch beim Ausbau von Dächern wird oftmals übersehen, welche schwerwiegenden Konsequenzen die aus formalen Gründen der Innenraumwirkung bevorzugte Lage der Dämmstoffebene oberhalb der Sparren gerade in gestalterischer Hinsicht mit sich bringt. Sie erfordern nämlich nicht nur die arbeitsaufwendige und damit teure Anhebung der gesamten Dachhaut, sondern auch die handwerklich komplizierte und formal noch niemals stimmige Anpassung aller Ortgang- und Gesimsanschlüsse. Für Denkmäler ist sie deshalb keine geeignete Lösung. Die alten einfachverglasten Fenster übernahmen früher automatisch die Entfeuchtungsfunktion. Sie besaßen grundsätzlich die tiefste Innenoberflächentemperatur eines Raumes, so dass sich dort Tauwasser bildete. Das Tauwasser wurde bemerkt und Schritte zur Absenkung der Luftfeuchte eingeleitet. Durch ihre Fugenundichtigkeiten stellten diese Fenster zudem eine „Dauerlüftung“ dar und begrenzten damit die relative Luftfeuchte im Raum. Werden nun neue Fenster in schlecht gedämmte Gebäude eingebaut, so verschiebt sich der Ort der tiefsten Innenoberflächentemperatur. Das Tauwasser fällt nun z.B. im Bereich von Wärmebrücken oder an Raumoberflächen aus und es kommt dann zur Schimmelpilzbildung. Bevor als Einzelmaßnahme lediglich Fenster erneuert werden, muss überprüft werden, ob der Wärmeschutz der Außenwand ausreicht, um Bauschäden durch Tauwasserbildung zu vermeiden. Im Denkmalbereich hat sich der Werkstoff Holz als Rahmenmaterial über Jahrhunderte hin bewährt. Verglichen mit Kunststoff, Aluminium und Stahl weist Holz die besten Dämmeigenschaften auf. Als Holzarten empfehlen sich Fichte, Kiefer und Eiche, tropische Hölzer werden in der Regel vom Denkmalschutz nicht akzeptiert. Es gilt Anzeige- bzw. Genehmigungspflicht. Isolierglasfenster mit schmalen Ansichtsbreiten und filigranen Sprossen entsprechen ihren historischen Vorbildern. Bei konstruktiv glasgeteilten Sprossen sind die schmalen Profilierungen nicht möglich. Einfachverglasungen sollten wegen ihrer miserablen schall- und wärmeschutztechnischen Eigenschaften nur mal in Ausnahmefällen, die von gravierendem denkmalpflegerischen Interesse sind, vorkommen. Außerdem lassen sich hiermit auch historische Originalfenster zu Kastenfenstern ergänzen. Verbundfenster können als energieeinsparende und denkmalschutzgerechte Variante vorgesehen werden, außen Einfachverglasung mit Sprossen, auf der Innenseite eine durchgehende Isolierverglasung. Durch die äußere Einfachverglasung sind schmale Ansichtsbreiten und zierliche glasteilende Sprossen mit klassischem Kittfalz möglich.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Es muss im Einzelfall entschieden werden, ob sich eine Sanierung der historischen Fenster lohnt oder ob sie durch neue Fenster ersetzt werden müssen. Die Fugendichtigkeit lässt sich verbessern durch das Einfräsen elastischer Dichtungsbänder (Lippenprofile) in den Flügelrahmen. Bei einer Vorsatzscheibe wird ein einfachverglaster Vorsatzflügel auf die Innenseite von Holzrahmenfenstern montiert. Eine vorhandene Einfachverglasung kann auch durch eine Wärmeschutz-Isolierverglasung ausgetauscht werden. Vor der Maßnahme ist allerdings zu prüfen, ob Flügel und Beschläge das zusätzliche Gewicht aufnehmen können. Letztlich kann auch zum vorhandenen Fenster ein zweites Wärmeschutz-Isolierverglastes Fenster in die innere Laibung eingebaut werden. Zu den wichtigen baukonstruktiven und bauphysikalischen Aspekten bei der nachträglichen Dämmung gehört die möglichst substanzschonende Befestigung der Dämmstoffe und der neuen Oberflächenverschleißschicht, ebenso wie die Integration von Befestigungen für Fallrohre und Schlagläden, die Frage der Einbindung von Fenstern und Balkonanschlüssen, wie das Problem der Wartung vollständig in Dämmstoffe verpackter Dachkonstruktionen. Denkmäler sollen ja für eine lange Zukunft weiter existieren können. Eine mittlerweile vertraute Folgeerscheinung von Dämm-Maßnahmen und Installationen von Heizungsanlagen, sind Durchfeuchtungen und Schimmelpilzbildung in den Gebäudeecken nach der Installation, besonders der Fenstererneuerung. Die Ursache solcher Schäden liegt in der unbeabsichtigten Folgewirkung der gerade durchgeführten Maßnahme, nämlich einer Erhöhung der Raumluftfeuchtigkeit und einer Absenkung der Oberflächentemperatur an den befallenden Bauteilen. Wahrscheinlich würden Schäden aber auch dennoch in seltenen Fällen auftreten, wenn mit dem Einbau der Heizungsanlage nicht gleichzeitig jene Faktoren beseitigt würden, die das Ansteigen der Luftfeuchte bisher zuverlässig verhindert hatten. Die eigentlichen Wärmerzeuger historischer Bauten, seien es Kamine oder Einzelheizöfen, befanden sich regelmäßig in den Räumen selbst und sorgten durch die unmittelbare Verbindung mit dem Schornstein gerade während der Heizperiode für eine ständige Ableitung feuchter erwärmter Raumluft, die über die undichten Fenster durch Außenluft mit absolut geringerem Wassergehalt ersetzt wurde. Dieses automatische Lüften wird zerstört, indem der alte Kaminanschluss geschlossen und der zentrale Wärmeerzeuger in einem besonderen Raum im Keller usw. verlegt wird. Die Konzeption von Heizungsanlagen und Dämm-Maßnahmen bei Baudenkmälern kann daher nicht allein an der Übertragung gängiger Standards und Verordnungswerke auf den Altbau ausgehen. Hier muss vielmehr eine

7.4 Anforderungen an denkmalgeschützte Gebäude

671

Kosten-Nutzen-Analyse zugrundeliegen, in der die Verluste historischer Substanz als wesentlicher Kostenfaktor mit berücksichtigt werden. Eine entsprechende Überlegung hat wohl auch bei der Formulierung der EnEV eine Rolle gespielt. Bedenkt man nun, in wieweit die durch WärmedämmMaßnahmen tatsächlich erzielbaren Energieeinsparungen von den nach umfänglicher Werbung angeblich erreichbaren Abweichen – und zwar nach unten – resultieren, so ließe sich daraus für eine beachtliche Zahl von Baudenkmälern eine Verzichtsempfehlung für den Einbau von Dämmstoffen ableiten. Für die historischen Gebäude, in denen dies nicht von vornherein geschehen muss, kann es aber ebenso wenig nur um die simple Frage gehen, welches Heizsystem heute das beste ist und welcher Dämmstoffe die höchste Energieeinsparung bringt. Es ist vielmehr zu fragen, welche Heizung in diesem speziellen Haus mit seiner individualen Gestaltung und seiner spezifischen Bautechnik bei der vorgesehenen Nutzung funktionsgerecht, schonend einzubauen und langfristig mit der Substanz verträglich ist. In gleicher Weise wäre zu ermitteln, welche Art der Dämmung sich mit den formalen, technischen und raumklimatischen Gegebenheiten dieses Gebäudes verträgt und für eine Nutzung akzeptabel ist. So wird man eine Modernisierungsplanung zweckmäßigerweise nicht mit der Festlegung auf ein bestimmtes Heizsystem beginnen, sondern zunächst überprüfen, wie die Wärmerzeugung untergebracht werden kann. Wenn kein Keller vorhanden ist, ist das heute kein Grund mehr, einem Altbau die zerstörerischen Auswirkungen einer nachträglichen Unterkellerung zuzumuten. Von dem enormen Kostenaufwand ganz zu schweigen. Je nach Gebäudesubstanz und Nutzung gibt es heute ein ausreichendes Angebot alternativer Möglichkeiten der Installation von Thermen im Geschossbereich bis hin zum Aufstellen des Kessels im Dachraum oder sogar im Bereich des Treppenraumes. Dabei ist noch nicht einmal berücksichtigt, dass es auch durchaus vernünftige Gründe gibt, die noch immer existierende kostengünstige Möglichkeit der Beheizung mit Einzelheizöfen nicht ganz aus den Augen zu verlieren. Gestaltungsaspekte spielen meist auch eine wichtige Rolle, wenn eine Fußbodenheizung ausgeführt und anschließend behauptet wird, dies geschähe im Interesse des Denkmals. In Wirklichkeit gibt es überhaupt keinen denkmalpflegerischen Grund für die Wahl eines solchen Systems. Es zwingt regelmäßig zu einer Höherlegung des Fußbodenniveaus und damit zu einer Verfälschung der vorhandenen Raumproportionen. Dies wäre in manchen Fällen aber noch hinnehmbar, wenn zur Verlegung nicht stark in die vorhandene Substanz des Decken- und Fußbodenaufbaus eingegriffen und dabei erhebliche Substanzverluste inkauf genommen werden müssten.

672

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Dass Fußbodenheizungen Niedertemperaturanlagen sind, mag ein ökologischer und ökonomischer Vorteil sein, der in vielen Fällen auch bei der Altbaumodernisierung ohne Nachteile genutzt werden kann. Es ist aber davon abzuraten, den Trend zu immer geringeren Vorlauftemperaturen als selbstverständliche Prämisse zu akzeptieren, der sich Heizungsanlagen, Bauwerk und Bewohner anzupassen haben. Stattdessen sollte unter Berücksichtigung der vorhandenen Bausubstanzen und Ausstattung der Raumgeometrie und Nutzung sowie im Hinblick auf die mögliche Dämmung jeweils individuell entschieden werden, welche Vorlauftemperatur und welches Beheizungssystem unter den gegebenen spezifischen Voraussetzungen am besten geeignet ist. Ein denkmalorientierter Planungsprozess setzt demnach voraus, dass der Bestand, seine geschichtlichen Veränderungen, seine bautechnischen und nutzungsbedingten Schwachpunkte mit großer Sorgfalt im Hinblick auf die Verträglichkeit der geplanten Anlagen untersucht werden. Dies gilt in gleicher Weise beim Einbau neuer Heizungsanlagen wie bei Verbesserung der Dämmungen. Maßgeschneiderte Modernisierungskonzepte bei denkmalgeschützten Gebäuden können demnach nur entstehen, wenn vier wesentliche Voraussetzungen betrachtet werden, die in der heutigen Praxis nur eine sehr geringe Rolle spielen: − Der Baubestand muss in seiner Gestalt, seinen technischen Eigenheiten und auf Eingriffe zu erwartender Reaktionen minutiös erfasst werden. − Der Baubestand muss als im Wesentlichen nicht zu verändernde Vorgabe akzeptiert werden. − Die Fachleute einzelner Gewerke müssen in der Abstimmung ihrer Eingriffe eng miteinander kooperieren. − Die Konzeptionen müssen stärker auf ein Gleichgewicht von Ansprüchen und baulicher Beanspruchbarkeit abzielen, als auf die Erfüllung exakt definierter Einzelziele in Standards und Verordnungswerken [210].

7.5 Ökologische Aspekte Wie man Baustoffe recycelt, wird in Zukunft beim Bauen eine ganz erhebliche Rolle spielen. In der Energieeinsparverordnung ist es nicht gelungen, ökologische Aspekte über die Energieeinsparung hinaus bei der Anwendung von Baustoffen deutlich zu machen. Die Frage nach der Umweltverträglichkeit bestimmter

7.5 Ökologische Aspekte

673

Baustoffe wird verdrängt, wohl aber mehr Gebäudedämmung zum Schutz der Umwelt propagiert. Rohstoffe für Dämmstoffe, Resourcenbeanspruchung, Produktion und Transport, Aufschäumprozesse mit FCKW und HFCKW, Gesundheitsrisiken bei der Luftbelastung der Verarbeitung und Nutzung sowie Fragen späterer Entsorgung der Baumaterialien sind leider nicht einbezogen, wie die augenblicklich ingang gekommene Diskussion über die gesundheitsrelevanten Probleme mancher Produkte. Die Bauwirtschaft ist der mit Abstand größte Materialbeweger, 93% aller Massentransporte verursachen der Bau und der Bergbau. Die Diskussion um die Verpackungsordnung, um „Joghurtbecher und Zahnpastatuben“ mutet geradezu wie eine Phrase an, wenn man die um Zehnerpotenzen höheren Massenströme betrachtet, die wir im Bau bewegen [328]. Für den Bau und die Nutzung von Gebäuden benötigt man große Mengen an mineralischen und energetischen Rohstoffen. Je Jahr werden allein in der Bundesrepublik mehr als 700 Millionen Tonnen Primärrohstoffe, hauptsächlich Sand, Kies, Natursteine, Ton und Gips der Natur entnommen und verbaut. Hinzu kommen Erze für die Herstellung von Metallen, Erdöl und Steinsalz als Ausgangsmaterialien für Kunststoffe sowie fossile Brennstoffe für die Baustoffherstellung und die Gebäudeheizung. Alle genannten Rohstoffe sind nicht erneuerbar und somit endlich, weshalb schonend mit den Vorräten umgegangen werden muss. Der Sammelbegriff „Ressourcenschonendes Bauen“ umfasst eine Vielzahl von Konzepten, die alle einen geringeren Material- und Energieverbrauch des Bauens zum Ziel haben. Der Energieverbrauch von Bauwerken steht daher schon seit längerer Zeit im Mittelpunkt des Interesses. Ein Ansatz, natürliche Ressourcen zu schonen, ist der Stoffkreislauf. Der Bausektor bietet hier eine Vielzahl von Möglichkeiten. Häufig ist vor dem Neubau eines Gebäudes ein altes Bauwerk abzubrechen, da immer weniger neue Standorte für Industrie, Verwaltung und Wohnungsbau erschlossen werden. In den meisten Fällen sind große Teile der Konstruktion und Baustoffe, aus denen die Altbauten bestehen, wiederverwendbar oder verwertbar. Recyclingprodukte können aber auch aus industriellen Nebenprodukten oder Abfällen bestehen. Immer stärker setzt sich die Ansicht durch, dass zur Charakteristik eines Baustoffes nicht nur bestimmte mechanische und bauphysikalische Eigenschaften gehören, sondern dass alle umweltrelevanten Aspekte von der Herstellung bis zur Entsorgung zu berücksichtigen sind. Allgemein wird gefordert, dass nur solche Baustoffe und Materialien zum Einsatz kommen, die im Laufe ihres Zyklus keine gesundheitsgefährdenden Potentiale bilden, möglichst geringe Eingriffe in den Naturhaushalt notwendig machen und möglichst wenig Energie binden.

674

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Auftraggeber sind deshalb gut beraten, wenn sie langlebige Produkte einsetzen, die umweltverträglich bei der Herstellung sind, von denen während der Nutzungsdauer keine Gefahren ausgehen und die bei Abbruch des Gebäudes nicht als Sondermüll entsorgt werden müssen [124]. Energie-, Rohstoff- und Schadstoffbilanz der einzelnen Baumaterialien können anhand von Prozessketten dargestellt werden; in einer Betrachtung gehen die Rohstoffgewinnung, der Rohstofftransport, die Herstellung des Materials, der Einbau am Gebäude, die Lebensdauer sowie der Abriss und die Entsorgung ein: − Rohstoffgewinnung: • Welche Rohstoffe, • Energieeinsatz, • Regenerierbarkeit, • Ressourcenkapazitäten, • ökologische Folgen des Ressourcenabbaus, • Rohstoffverwertung aus anderen Sparten, • Energie- und Chemikalienaufwand. − Rohstofftransport: • Woher stammen die Rohstoffe, • Welches Transportmittel, • Energieeinsatz, • Transportrisiko, • Lager- und Transportkonservierung. − Herstellung der Baumaterialien: • Eventuelle Prozesskette, • Energieverbrauch, • Welche Energieart wird benutzt, • Emissionen, Umweltbelastungen, • Störfallrisiko, • Arbeitsplatzbelastungen, • Produktionsbedingter Schadstoffgehalt. − Transport zur Baustelle: • Wo findet die Produktion statt, • welches Transportmittel, • Energieeinsatz, • Transportrisiko.

7.5 Ökologische Aspekte

675

− Erstellung des Gebäudes: • Energieaufwand, • Abfallanteil, • Störanfälligkeit, • Verträglichkeit mit anderen Baustoffen, • Anforderungen an bauliche Maßnahmen, • Arbeitsplatzbelastung bei der Verarbeitung, • Umweltbelastung bei der Verarbeitung, • Emissionsverhalten Innen-/ Außenbereich, • Brandverhalten. − Gebäudenutzung: • Lebensdauer, Haltbarkeit, • Reparierbarkeit, • Notwendigkeit für Totalersatz, • Reinigungserfordernis, • Pflegeaufwand, Wartung, • Arbeitsplatz- und Umweltbelastung bei Reinigung und Wartung, • erforderliche Schutzmaßnahmen. − Abriss: • Entsorgung, • Recycling, • Energieeinsatz für Recycling, • Stoffliche Verwertbarkeit, • Arbeitsplatzbelastung bei Entsorgung, • Entsorgungsmöglichkeiten von unverbauten Baureststoffen • Emissionen bei Abbruch und Störfall, • Risikopotential von Rückständen. Zur Beschreibung der genannten Aspekte dient der Primärenergieinhalt PEI in MJ/m³ bzw. kWh/Mg oder kWh/m³. Darunter versteht man im weitesten Sinn den Energieeinsatz für die Herstellung, Nutzung, Wiederverwendung und Entsorgung der Baustoffe einschließlich der Rohstoffgewinnung und den Transport von Halbzeugen. Ermittelt wird PEI auf der Grundlage von Produktlinienanalysen, in deren Verlauf der spezifische Primärenergieinhalt innerhalb fest angesteckter Randbedingungen untersucht wird. Hierzu liegt in der Fachliteratur eine Vielzahl von Werten vor [418 bis 428]. Die in der Literatur angegebenen PEI-Werte von Baustoffen beruhen auf folgenden Grundlagen:

676

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

− Die eingesetzte Sekundärenergie wird auf PE-Einheiten zurückgerechnet für Heizöl und Treibstoffe Raffineriewirkungsgrad 92,5% Koks Kokereiwirkungsgrad 90% Elektrische Energie Gesamtwirkungsgrad 39%, hiermit ist ein mittlerer Umwandlungsgrad aller Wärmekraftwerke von 37,5% sowie Anteil der elektrischen Energie aus Wasserkraftwerken 7%. − Energieaufwand für die PE-Gewinnung bleibt unberücksichtigt, er beträgt im Durchschnitt 2% der gewonnenen Primärenergie. − Energieaufwand für den Transport von Primär- oder Sekundärenergie bleibt wegen der kaum zu erfassenden, vielfältigen Transportwege und -entfernungen bei allen Baustoffen unberücksichtigt. − Energieaufwand für die Herstellung von Produktionsstätten, Maschinen, Geräten usw. (Energieinhalt der Investitionskosten) unberücksichtigt. Die auf die verschiedenen Produkte der Grundstoffindustrie entfallende spezifische Energie für Investitionen beträgt etwa 1% bis 4% der spezifischen Energieaufwendung für die Prozessführung, daher vernachlässigbar. − Die durch menschliche Arbeit in den Produktionsprozess eingebrachte Energie wird nicht bewertet. − Energieeinsatz wird weltweit betrachtet, in dem z.B. auch der Energiebedarf zur Rohstoffgewinnung im Ausland aufaddiert wird. − Abfälle aus Produktionsprozessen werden energetisch nicht bewertet, so dass die gesamte eingesetzte Energie auf die erzeugten Güter übergeht. − Für Baustoffe oder Grundstoffe, die, obwohl sie potentiell auch als Brennstoff dienen könnten, nur für nichtenergetische Zwecke verwendet werden, wird nur die Energie angerechnet, die zur Herstellung dieses Gutes benötigt wird. Der theoretische Heizwert bleibt unberücksichtigt. − Die Aufteilung der in einem Produktionsprozess verbrauchten Energie auf gleichzeitig anfallende Endprodukte, erfolgt nach Gewichtsanteilen der beim Produktionsprozess anfallenden Güter. − Für den Gütertransport sind folgender spezifischer PE-Verbrauch berechnet, jeweils ohne Investitionsenergie: Straßentransport LKW 2852 kJ/(t·km) Schienentransport Eisenbahn 878 kJ/(t·km) Seetransport (Großfrachter) 68 kJ/(t·km) Seetransport (Mittelklassefrachter) 90 kJ/(t·km) Binnenschiff 900 kJ/(t·km)

7.5 Ökologische Aspekte

677

− Für den Transport werden folgende Annahmen getroffen: Radius 150 km (Annahme leere Rückfahrt) Transportweg insgesamt 300 km Transport mit Spezial-LKW Fassungsvermögen von 100 m³ Nach Fertigstellung des Baustoffes wird die Produktlinie nicht weiter verfolgt. Sie „endet“ energetisch gesehen mit der Baustoffherstellung. Energieaufwendungen für die Verarbeitung auf der Baustelle finden keine Berücksichtigung. Aus der Zusammenstellung erkennt man, dass die Bewertung der Ökologie eines Baustoffes eine breite Palette von Einzelaspekten der Rohstoffgewinnung über Transport, Herstellung, Gebrauch und Unterhaltung bis hin zu Aspekten der Nachnutzung umfasst [419]. Dämmstoffe haben oft eine weit verzweigte Prozeßkette von der Rohstoffgewinnung bis zur Verarbeitung auf der Baustelle. Daher ist es wichtig, beim Vergleich der in der Literatur genannten Primärenergieinhalte zu wissen, welche Aspekte erfasst wurden und welche nicht. Der Primärenergieinhalt (PEI) von Baustoffen schwankt daher sehr stark! Die in Tabelle 7.17 genannten volumenbezogenen Primärenergieinhalte (PEI) berücksichtigen nur umweltrelevante Aspekte bei der Herstellung und verzichten auf verschiedene Eigenschaften wie Lärm, Schall, Entflammbarkeit usw. Eindeutige Abhängigkeiten sind nicht auszumachen. Es zeigt sich aber, dass der PEI i.a. umso kleiner ist, je einfacher und überschaubarer der Produktionsprozess abläuft. Außerdem ist festzustellen, dass höhere Prozesstemperaturen entsprechend größere PEI-Inhalte verursachen. Die PEI-Angaben sollen keinesfalls eine Genauigkeit vortäuschen, die bei den zur Verfügung stehenden Durchschnittswerten gar nicht zu erlangen war. Die Angaben sind Ergebnisse vielfacher Rechenoperationen und wurden wegen der Weiterverwendung nicht in jedem Fall gerundet.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Tabelle 7.17. Volumenbezogener Primärenergieinhalt (PEI) verschiedener Dämmstoffe Baustoff

Allgem.

Mittel

Mittel

λ

PEI-Vol.

PEI-Vol.

W/(mK)

MJ/m³

kWh/m³

Polyurethan-Hartschaum

0,02-0,035

3240-4680

900-1300

Holzfaserdämmplatte

0,045-0,056

4386

1218

Schaumglas

0,045-0,06

7920

220

Steinwolle

0,035-0,04

1000-1568

280-436

Blähton

0,16

1488

423

Kokosfaser

0,045

1386

385

Glaswolle

0,035-0,04

1188-1273

330-354

Kork

0,045

1019

283

Perlite

0,06

842

234

Zellulose-Dämmstoff

0,045

542

151

Mörtel

0,70-1,40

467-1257

130-350

Mauerziegel

0,50-1,00

2010-5600

560-1560

Kalksandstein

0,50-1,30

521-1562

145-435

Porenbetonstein

0,13-0,25

1005-2585

280-720

2,10

467-1616

130-450

Beton B25 (unbewehrt) Stahlbeton B25

0,70-1,60

610-4200

170-1170

Gipskartonplatte

0,25

969-3626

270-1010

0,035-0,050

144-2693

40-750

Expandiertes Polystyrol (EPS)

0,04

1944-2696

540-749

Extrudiertes Polystyrol (XPS)

0,03-0,04

2880-4680

800-1300

Zellulose-Faserdämmstoff

0,045

216

60

Holzfaserdämmstoff

0,05

2952-4140

820-1150

Mineralfaserplatte

7.5 Ökologische Aspekte Baustoff Profilstahl

679 PEI MJ/t 25 884

Betonstabstahl

30 060

Stahlfasern

30 240

Stahlblech (grob)

32 292

Stahlblech (fein, < 3mm)

33 156

Spannstahl

33 961

Aluminiumblech

260 820

Rohr aus PVC

54 115

Rohr aus LDPE

72 415

Rohr aus HDPE

96 755

Steinzeugrohr

72 415

Folie aus LDPE

2 716

Dachziegel

21 852

Flachglas

5 590

Für die üblichen Wandbaustoffe ergeben sich nach Bild 7.35 minimal-, maximal- und daraus Mittelwerte für den volumenbezogenen Primärenergieinhalt.

Bild 7.35. Primärenergieinhalt (PEI) verschiedener Baumaterialien in MJ/m³.

680

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Der Vergleich der PEI-Werte von gängigen Wandbaustoffen zeigt, dass Mauerziegel sich deutlich von Stahlbeton abheben und einen zwei- bis dreimal so großen PEI aufweisen, wie Kalksteine. Der Stromanteil ist bei den Mauerziegeln um etwa 1/3 größer als bei Stahlbeton und Kalksandsteinen. Da die elektrische Energie als Sekundärenergie für die Angabe des Primärenergieinhaltes in thermische Energie umgerechnet wird, macht sich ein größerer Stromanteil in einem entsprechend höheren PEI bemerkbar. Der Vergleich von Aluminiumblechen mit Stahlblechen bzw. Betonstabstahl spiegelt diesen Einfluss in besonderer Weise wider. Viele Angaben des PEI unterscheiden sich teilweise für den gleichen Baustoff ganz erheblich. Worauf diese Differenzen im Einzelnen zurückzuführen sind, ist infolge unvollständiger Angaben in den einzelnen Quellen nicht zu erkennen. Möglicherweise haben sich infolge verbesserter Produktionsprozesse die Energieaufwendungen verringert. Denkbar ist aber auch, dass die Unstimmigkeiten auf der Annahme ungleicher Voraussetzungen und Randbedingungen beruhen. Auf jeden Fall resultieren hieraus Unsicherheiten in der Anwendung. Eine vergleichende Betrachtung des PEI der Baustoffe allein im Regelfall lässt noch keine Rückschlüsse auf Bauteile unter bauphysikalischen Gesetzen zu. Bauteile stellen ein Gemenge zumeist ganz unterschiedlicher Baustoffe dar. Diese bestimmen erst die Bauteileigenschaften in ihrer Gesamtheit, so auch den PEI. Im Falle der Wärmedämmstoffe kommt durch ihren Zweck der Wärmedämmung der wesentliche Aspekt der Energieeinsparung in der Nutzungsphase des Gebäudes dazu. Bei einer energetischen Gesamtbetrachtung darf dieser Aspekt zwar nicht außer Acht gelassen werden, jedoch soll dies nicht von Energieeinsparmöglichkeiten bei der Auswahl der Dämmstoffe ablenken. Die Ermittlung der Heizlast erfolgt nach dem gültigen Normverfahren DIN V 4108-6. Besondere Berücksichtigung finden dabei unterschiedliche Konstruktionen und damit verbundene Wärmebrückeneffekte, da diese gerade bei hochgedämmten Außenwänden stark ins Gewicht fallen. Bei einer Untersuchung wird von einer Grundkonstruktion ohne Dämmung ausgegangen. Durch Anbringen einer Dämmung und einer sprunghaften Vergrößerung der Dämmschichtdicke in cm-Schritten kann der Differenzwert des Wärmedurchgangskoeffizienten ermittelt werden. So ergibt sich z.B. für eine Außenwand mit folgenden Materialien und Stoffwerten

7.5 Ökologische Aspekte

681

Baustoff

Dicke d m

Wärmeleitfähigkeit W/(mK)

Gipsputz

0,015

0,35

Mauerwerk

0,24

0,53

0 - 0,50

0,04

0,008

0,70

Wärmedämmstoff Kunstharzputz

ein Verlauf des Wärmedurchgangskoeffizienten in Abhängigkeit von der Dämmschichtdicke nach Bild 7.36. Addiert man den Energieverbrauch zur Herstellung der Wärmedämmung mit dem Wärmeverlust über eine Dauer von 25 Jahren, so ergibt sich ein kumulierter Energieverbrauch nach Bild 7.37. Dabei zeigt sich für den Fall eines Primärenergieinhaltes von 2 684 MJ/(m²·K) = 746 kWh als Mittelwert verschiedener Dämmstoffe eine optimale Dämmschichtdicke in Abhängigkeit vom Primärenergieinhalt dar, so erhält man Bild 7.38.

Bild 7.36. Abhängigkeit des Wärmedurchgangskoeffizienten von der Dämmschichtdicke.

682

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Bild 7.37. Energieverbrauch in kWh in Abhängigkeit von der Dämmschichtdicke.

Bild 7.38. Optimale Dämmschichtdicke in Abhängigkeit vom Primärenergieinhalt des Dämmstoffes.

In der beispielhaft wiedergegebenen Betrachtungsweise wurden jedoch einige Vorgänge nicht berücksichtigt, die bei den angegebenen Dämm-

7.5 Ökologische Aspekte

683

schichtdicken auftreten. Zum einen wird mit steigender Dämmschichtdicke der Wärmebrückenverlustanteil in Relation zum Gesamtwärmeverlust größer. Außerdem wird der nutzbare Wärmegewinnanteil durch Solareinstrahlung größer, was zu einer Verkürzung der Heizzeit führen kann. Alle diese Zusammenhänge können durch das thermische Verhalten von Gebäuden mit Simulationsprogrammen nachgebildet werden, hierfür hätte die novellierte Wärmeschutzverordnung Denkanstöße geben können, auch für die weiteren Kriterien: Rohstofftransport, Abriss, Emissionen usw. Die ökologische Betrachtung eines Niedrigenergiehauses auf Holzbasis mit einem Heizenergiebedarf von 50 kWh/m³a führt zu interessanten Ergebnissen hinsichtlich der ökologischen Bewertung [430]: Über einen Lebensweg von 60 Jahren verbraucht ein Haus mit 230 m² Wohnfläche ca. 43% der Gesamtenergie in der Nutzungsphase, während die restlichen Energiemengen auf die Herstellung der Baustoffe (44%) die Instandhaltung (10%) und den Rückbau des Hauses entfallen (3%). Diese Tatsache verdeutlicht, dass im Hausbau ökologische Bewertungen wichtige und zukunftsrelevante Daten liefern können. Es zeigt auch, dass nicht nur die Nutzung, sondern der gesamte Lebensweg des Hauses betrachtet werden muss. Die optimalen Dämmstoffdicken sind von weiteren Rahmenbedingungen abhängig, wie Nutzungsdauer, Nutzungsart des Gebäudes, effektiver Energiepreis, Kostensteigerungen und Verzinsung. Sie liegen aber in nahezu jedem Fall deutlich über 6 cm. Eine Optimierung ausschließlich nach diesen Kriterien würde zu Dämmstoffdicken zwischen 30 cm und 100 cm führen. Erst bei Dicken über 105 cm (!) würde der Herstellungsaufwand der letzten cm die dabei erzielten Einsparungen übersteigen [318]. Die ökonomischen Grenzen sind stets enger als die ökologischen. Das betriebswirtschaftliche Optimum liegt derzeit zwischen 10 cm und 20 cm Dämmstoffdicke. Vergleichsrechnungen zeigten, dass bei Dämmstoffdicken von ca. 25 cm bereits der Standard von Niedrigenergiehaus, Passivhaus usw. erreicht wird [318]. Der PEI kann sich ganz unterschiedlich auswirken. Mitunter prägt schon eine Schicht allein den Primärenergieinhalt der Konstruktion, während in anderen Fällen erst die Gesamtheit der für ein Bauteil verwendeten Baustoffe den PEI bestimmt. Für Allgemeinbetrachtungen ist die Angabe des PEI von Bauteilen ausreichend. Der Primärenergieinhalt für Gebäude stellt jeweils nur eine Einzelaufnahme dar und kann in keiner Weise die durch die Baukonstruktion vorgegebene Vielfalt berücksichtigen. Die Entsorgung eines Bauwerkes wird in Zukunft steigende Bedeutung zukommen. Abbruchs- und Recyclingkosten steigen erheblich. So wie bei Automobilen unaufhaltsam die

684

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Entwicklung in Richtung vollständigen Recyclings verläuft, wird in Anbetracht der großen Massen aus Abbruchgebäuden dies in Zukunft auch für Bauwerke zutreffen. Schon heute ist es schwierig, nicht-mineralischen Bauschutt zu entsorgen. Ein Bauwerk mit einer Tragkonstruktion aus weitgehend mineralischen Baustoffen wird sich sowohl leichter entsorgen als auch leichter recyceln lassen als ein Gebäude aus Holz, Dämmstoffen, Folien usw. [233]. Es war bereits eine Forderung der Bundesarchitektenkammer zum Entwurf der EnEV, in einer Gesamtenergiebilanz auch den Energieaufwand für Gewinnung, Herstellung, Transport, Einbau und Entsorgung der Baustoffe, Bauteile und von Bauprodukten aufzunehmen. Dies fordert auch das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-AbfG) vom 07.10.1996. Bauprodukte und andere Aggregate sollen nach dem EG-Öko-Audit, EMAS, sich sowohl umweltfreundlich im Betrieb verhalten, als auch bereits umweltfreundlich hergestellt werden. Hier kann demnächst nicht nur ein Bezug zur Agenda 21 dahingehend erwartet werden, dass im Rahmen der ökologischen Beschaffung diejenigen Firmen bevorzugt werden, die sich freiwillig dem Öko-Audit unterzogen haben, sondern auch Deregulierungen bei staatlichen Prüf- und Überwachungsaufgaben. Die Erstellung und Methodik von Ökobilanzen ist seit kurzem genormt: DIN/EN/ISO 14 040 bis 14 043. In Zukunft müssen verstärkt Ökobilanzen durchgeführt werden, damit die Datengrundlage auch für vergleichende ökologische Betrachtungen geschaffen wird und der Verbraucher, über jedes Produkt detailliert informiert werden kann. In diesem Zusammenhang ist auf die Richtlinie VDI 2243 „Konstruieren recyclinggeregelter technischer Produkte“ hingewiesen, sie umfasst: − die Wiederverwendung eines gebrauchten Produktes als Element für den gleichen Zweck, − die Weiterverwendung eines gebrauchten Produktes als Element für einen anderen Zweck, − die Wiederverwertung eines Stoffes als Material für die gleiche Zweckbestimmung, − die Weiterverwendung eines Stoffes als Material für andere Zweckbestimmung. Die Minimierung der Stoffflüsse ist in der Bauwirtschaft bislang kaum betrachtet worden. Im Gegenteil: Die Bauwirtschaft bewegt mit großem Abstand zu allen anderen Bereichen unseres Wirtschaftssystems die größten Stoffflüsse, wobei meist Frisch-Materialien, also „Roh-Stoffe“ im

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

685

wörtlichen Sinne erschlossen werden; Recyclate und Teilrecyclate beginnen erst in jüngster Zeit näher ins Auge gefasst zu werden. Auch hierbei werden leider wiederum unerfüllbare Wünsche „hineinidiologisiert“, je intensiver man über Kreislaufwirtschaft spricht. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kann es nämlich keine Kreislaufwirtschaft geben. Möglich sind vielmehr nur Teilumläufe, die optimiert werden müssen. Ökologisches Bauen muss deshalb in Zukunft realistischerweise als Inkaufnahme bestimmter Grade von Umweltbelastung in eine aktive Umweltpolitik eingehen [304].

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden Schon seit vielen Jahren sind Anforderungen an die Dichtheit der Gebäudehülle in der Diskussion. Die Dichtheitsfragen werden eine immer größere Rolle spielen. Es ist notwendig, die Gebäudehülle möglichst luftdicht zu gestalten, um sicherzustellen, dass der mit Wärmeverlusten verbundene Luftaustausch nur in dem notwendigen und erwünschten Maße und vor allem an den erwünschten Stellen stattfindet, um den Luftwechsel zu begrenzen und um eine weitgehende Unabhängigkeit von der Witterung (besonders Windeinfluss) zu erreichen. Diese Anforderung richtet sich nicht nur an die Konstruktion, sondern besonders an die sorgfältige Bauausführung auf der Baustelle [244]. Luftströme durch Leckagen in der Gebäudehülle sind prinzipbedingt völlig zufällig, d.h. undefiniert, objektweise stark differenziert und nutzerseitig nicht beeinflussbar. Undichtigkeiten der Gebäudehülle verursachen unkontrollierbare Lüftungswärmeverluste (Infiltrationswärmeverluste [338]) und Bauschäden. Strömt feuchtwarme Luft aus dem Gebäude in die Hüllkonstruktion, z.B. in ein belüftetes Dach, so kühlt sich die Luft während der kalten Jahreszeit ab, und ein Teil des in der Luft enthaltenen Wassers verbleibt in der Konstruktion (Bild 7.39). Je nach Spaltenbreite und Druckdifferenz – von Fall zu Fall schwankt dieser Wert erheblich – schlagen sich Tauwassermengen nieder, die den Wasserdampftransport infolge von Diffusion um mehr als das Hundertfache übersteigen können, Bild 7.40. Durchfeuchtungsschäden sind deshalb eher konvektions- statt diffusionsbedingt. Das Bild macht deutlich, dass Undichtigkeiten in die Konstruktion ebenfalls Wärmeverluste zur Folge haben. So verringert sich eine 1 mm breite Fuge von 1 m Länge den Dämmwert eines gut gedämmten Quadratmeter Dachfläche bei stärkerem Wind bis zu 65%. Bereits bei kleinen Windgeschwindigkeiten

686

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

(etwa 4 m/s) treten Staudrücke von rd. 10 Pa auf. Nimmt man für durchschnittliche Windgeschwindigkeiten eine Druckdifferenz von 10 Pa an, ergibt sich für Spaltbreiten von 1 bis 1,5 mm bei einer 100 mm Bauteildicke und einer Fugenlänge von 1 m ein spezieller Lüftungswärmeverlust von rd. 2 W/K. Er entspricht dem Transmissionswärmeverlust eines der Fuge (gleicher Länge) benachbarten Außenwandstreifens von 4 m Breite und einem Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,5 W/(m²K).

Bild 7.39. Wasserdampftransport durch Konvektion ist um ein Vielfaches höher als bei Wasserdampfdiffusion [339].

Bild 7.40. Wasserdampf- und Wärmetransport durch einen Spalt in Abhängigkeit von dessen Breite und der anliegenden Druckdifferenz [338].

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

687

Undichtigkeiten an Fenster- und Türfugen werden durch die Fugendurchlässigkeit nach DIN EN 12 207-1 gekennzeichnet. Fugen in der Umfassungsfläche des Gebäudes können einerseits nutzungs- und funktionsbedingt sein (Fugen zwischen Rahmen und Flügeln bei Fenstern und Türen, Fugen bei Lüftungseinrichtungen, Bewegungsfugen u. dgl.), andererseits durch das Zusammenfügen einzelner Bauteile und Baustoffe konstruktionsbedingt auftreten. Schon seit Jahren müssen Außenbauteile dem Stand der Technik entsprechend (DIN 4108-1981) luftdicht ausgeführt werden. Andere undichte Stellen werden üblicherweise integral über einen Volumenstrom beschrieben, der sich bei Über- und Unterdruck im Mittel in Gebäuden einstellt. Dieser wird alternativ auf das Luftvolumen des Gebäudes oder besser auf die Nettogrundfläche AN bezogen. Somit kann erstmals im Falle von Rechtsstreitigkeiten objektiv beurteilt werden, ob die Dichtheit eines Gebäudes bestimmten Anforderungen entspricht. Erweiterte Meßmethoden gestatten auch eine detaillierte Untersuchung, wie die Undichtigkeiten in der Gebäudehülle verteilt sind und eignen sich zum Aufsuchen von Schwachstellen. Die Frage nach Bauschäden sowie die Frage nach der Behaglichkeit können mit einem integralen Wert auch nicht näherungsweise beantwortet werden. Sie hängen zu sehr von der lokalen Verteilung von Leckagen ab. Eine Kenngröße, welche anhand von wenigen Daten gebildet wird, kann hier grundsätzlich keine Antwort liefern. Hierzu sind detaillierte Informationen über die Größe einzelner Leckagen und häufig auch über Leckagewege erforderlich. Diese Informationen sind durch Messungen nicht immer ermittelbar und auch nicht in eine einfache, allgemein formulierbare Kenngröße zusammenfassbar. Lokale „Schludrigkeiten“ werden sich in energetischer Hinsicht nicht auswirken, wohl aber möglicherweise zu Bauschäden oder Zugerscheinungen führen. Sowohl Bauschäden als auch Zugerscheinungen hängen im Wesentlichen von der Größe lokaler Leckagen ab. Kenngrößen, die ein Gebäude integral erfassen, können grundsätzlich keine Aussage über lokale Verteilungen ermöglichen. Die auftretenden zusätzlichen Lüftungswärmeverluste durch die konstruktionsbedingten Bauteile und Baustoffe können so beträchtlich sein, dass bei Einbau und Betrieb von Lüftungsanlagen die beabsichtigte Reduzierung des Lüftungswärmebedarfs nicht erreicht wird. Empfindlich sind Zu- und Abluftanlagen bei Gebäuden geringer Dichtheit, da infolge des in der Regel geringen Abluftüberschusses nur ein kleiner Unterdruck aufgebaut und die Infiltration kaum verringert wird. Der Einfluss von Undichtigkeiten bei Niedrigenergiehäusern kann sich spürbar auswirken auf den Jahres-Heizwärmebedarf und diesen bis zu 20%

688

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

erhöhen. Dies lässt vermuten, dass eine zusätzliche Stoßlüftung einen erheblichen Mehrverbrauch bedeutet [257]. Die oft in diesem Zusammenhang geäußerte Meinung „atmende Wände“ ist falsch. Ein Luftaustausch durch Außenwände widerspricht jeglicher Erfahrung und auch jeglichen physikalischen Messungen. Der Feuchtetransport durch Mauerwerk macht 1 bis 2% des Feuchtetransports durch die Lüftung aus, d.h. 98 bis 99% der Feuchte müssen durch die Lüftung abgeführt werden, um z.B. nasse Bauteile und Schimmelpilze zu vermeiden. Heute kann niemand mehr, der ernst genommen werden will, einem Luftaustausch durch Außenwände das Wort reden. Den Anforderungen an einen verbesserten Wärmeschutz wurde bislang dadurch Rechnung getragen, dass Transmissionswärmeverluste infolge verbesserter Dämm-Maßnahmen gesenkt wurden. Die Verbesserung der Luftdichtheit von Gebäuden und die damit verbundene Reduzierung der Lüftungswärmeverluste hat erst in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Beim Einsatz von Lüftungsgeräten, besonders in Kombination mit einer Wärmerückgewinnungsanlage, wird offensichtlich, dass eine luftdichte Ausführung der Gebäudehülle unumgänglich ist. Beim Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung ist es erforderlich, einen definierten Luftvolumenstrom über den Wärmetauscher zu erreichen. Leckageströme, die durch zufällige Undichtigkeiten in der Gebäudehülle auftreten können, führen zu einer geringeren Effizienz der Wärmerückgewinnungsanlage und der daraus folgenden abnehmenden Akzeptanz beim nutzer der Anlage. Und schließlich muss auch das Behaglichkeitsempfinden betrachtet werden, das durch eventuell auftretende Zugerscheinungen stark beeinträchtigt werden kann. Im April 2000 wurde der „Fachverband Luftdichtigkeit im Bauwesen“ (FLiB) ins Leben gerufen. Dieser Fachverband wird Forschung und Entwicklung fördern, den Stand der Technik durch Erstellen von Fachregeln konkretisieren und Gesetzgebung und Normung unterstützen. Er wird die Qualitätssicherung am Bau fördern und für die Vergleichbarkeit von Messverfahren sorgen. Notwendige, in einer europäischen Norm aber nicht festzulegende Randbedingungen, werden im Rahmen der Tätigkeit des PLiB vereinheitlicht. Das FLiB-Beiblatt zur DIN EN 13 829 gibt Hilfestellung. Der Verband wird voraussichtlich jährlich einen auf statistischer Basis beruhenden Überblick über die von den Mitgliedern durchgeführten Messungen veröffentlichen Informationen zu Details luftdichter Konstruktionen sowie zu entsprechend geeigneten Materialien und Produkten bereitstellen. Die Erarbeitung von Kriterien zur Produktbewertung bzw.

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

689

-prüfung mit dem Ziel einer unabhängigen Qualitätskontrolle wird durch den Verband unterstützt, um die Planungs- und Ausführungssicherheit zu erhöhen. Der Fachverband ist im Technologie- und Gründerzentrum Kassel, L.-Erhard-Str. 10, 34131 Kassel, erreichbar. 7.6.1

Konstruktive Anforderungen an die Fugendurchlässigkeit von Fenstern, Bauteilfugen usw.

Dazu sollen in der Planung die Ausführungsbeispiele in DIN 4108-7 in geeigneter Weise berücksichtigt werden! Zur Sicherstellung in der baulichen Umsetzung sollte eine durchgehende Luftdichtigkeitsebene bereits klar definiert werden. DIN 4108-7 Ziffer 4.3: „Beim Herstellen der Luftdichtheitsschicht ist auf eine sorgfältige Planung, Ausschreibung, Ausführung und Abstimmung der Arbeiten aller am Bau Beteiligten zu achten. – Es ist zu beachten, dass die Luftdichtheitsschicht und ihre Anschlüsse während und nach dem Einbau weder durch Witterungseinflüsse noch durch nachfolgende Arbeiten beschädigt werden. – Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit der Luftdichtheitsschicht hängen wesentlich von ihrer fachgerechten Planung und Ausführung ab. Die Verarbeitungsrichtlinien für die verwendeten Materialien sind zu berücksichtigen.“ So kann das Konzept durchaus unterschiedlich sein, wenn es sich bei dem Gebäude entweder um ein Massiv- oder ein Holzhaus handelt. Es muss möglichst frühzeitig entschieden werden, ob die luftdichtende Schicht der Gebäudehülle innen, außen oder aber in der Konstruktion verläuft [341]. Dies erfordert den Einsatz geeigneter Luftdichtheitssysteme und im Hinblick auf die bauliche Ausführung eine deutlich verbesserte Bauüberwachung. Die Einhaltung der Anforderungen in DIN 4108-7 an die Luftdichtheit schließt lokale Fehlstellen, die zu Feuchtenschäden infolge von Konvektion führen können, nicht aus! Nach DIN 4108-7 ist, soweit die wärmeübertragende Umfassungsfläche durch Verschalungen oder gestoßene, überlappende sowie plattenartige Bauteile gebildet wird, eine luftundurchlässige Schicht über die gesamte Fläche einzubauen, falls nicht auf andere Weise eine entsprechende Dichtheit sichergestellt werden kann. Der Einbau von Dämmstoffmatten oder Dämmplatten mit eingearbeiteten Dampfsperrschichten genügt hierbei nicht, da die Flächenanschlüsse in der Regel unter Baustellenbedingungen nicht luftdicht ausgeführt werden können und häufig Beschädigungen aufweisen. Erforderlich ist der Einbau durchgehender Winddichtungsbahnen, die sorgfältig zu verarbeiten sind. Besonders ist auf die Ausführung

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

der Anschlüsse und die Verklebung einzelner Bahnen zu achten. Risse zwischen einzelnen Bauteilen infolge Dauerbeanspruchung sind hierbei, wie Rissbildungen durch unvorhersehbare Verformungen, einzubeziehen. Im Zweifelsfalle ist immer der Einbau einer Winddichtungsbahn zu empfehlen, da nachträgliche Maßnahmen unverhältnismäßig teuer und vielfach nicht mehr nachrüstbar sind [263]. Vor allem im Anschlussbereich von Dach, Fenster und Außenwand können kleine Mängel gravierende Folgen nach sich ziehen. Besonders wird in der Norm DIN 4108-7 hingewiesen auf die Dauerhaftigkeit der luftdichten Anschlüsse, die bei Verwenden von Klebemassen und Kompribändern mit Anpresslatten oder -profilen zu sichern sind. Es wird in der Norm explizit darauf hingewiesen, dass die gegebenen Detaildarstellungen prinzipielle Anwendung von Produkten und einen Lösungsansatz darstellen und nicht die detaillierte Konstruktionszeichnung zu einem konkreten Fall ersetzen. Eine Reihe neuer Prinzipskizzen, wie Durchdringungen vermieden werden können, wurde aufgenommen [340]. Zum Beispiel die Einbindung einer Geschossdecke in die Außenwand und der Anschluss einer Innenwand an das Dach, Bild 7.41. Die Aluminiumkaschierung, auch mit Kraftpapier, einer Wärmedämmung reicht zwar i.a. als Dampfsperre, nicht jedoch als Luftdichtung aus. Auch bei Bekleidungen mit Gipskarton- oder Gipsfaserplatten ist wegen der häufig an den Anschlussbereichen zwischen Dach und Wand entstehenden Rissbildungen der Einbau einer zusätzlichen luftdichten Schicht erforderlich [252]. Dies erfordert z.B. im ausgebauten Dachgeschoss den lückenlosen Einbau, z.B. einer PE-Folie (0,2 mm) mit verklebten Stößen und dichten Anschlussfugen zwischen Dachfläche und angrenzenden Wänden. Die Abklebungen erfolgen mit doppelseitigem Butylkautschukklebeband oder Acryl- oder Korkkleber, Folien an Wandanschlüssen eingeputzt (Streckmetall), Innenputz bis auf Fußboden heruntergeputzt, Einsetzen von Steckdosen (die luftdichte Ebenen durchtrennen) satt in Gips oder Silikon, Einjustieren von Blend- und Flügelrahmen der Fenster und Außentüren nach Einbau, Nachdichtung der Baukörperanschlussfugen mit Silikon, da Ortschaum extrem undicht ist [231]. Elektroleitungen werden bündelweise durch Dichtungsebenen geführt, so ist ein Abdichten der einzelnen Stränge quasi unmöglich [432]. Eine wesentliche Änderung im Rahmen der Details ist die Akzentuierung von Lösungen mit Klebebändern (Bild 7.42). Hierbei wird auf der relativ breiten Basis von Herstellerangaben auch weitgehend darauf verzichtet, eine Sicherung der Verklebungen zu empfehlen.

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

691

Bild 7.41. Links eine Geschossdeckeneinbindung, rechts der luftdichte Anschluss einer Innenwand nach DIN 4108-7.

Bild 7.42. Verklebung eines Folienstoßes nach DIN 4108-7, a) mit einseitig klebendem Band b) mit doppelseitig klebendem Band – beide ohne harte Unterlage –, c) mit doppelseitigem Klebeband oder einer Klebemasse mit harter Unterlage d) zwischen Dachfläche und angrenzender Wand mittels Kompriband und Anpressleiste [234].

Die Empfehlungen für die Abdichtung von Durchdringungen wurden in der Norm wesentlich gekürzt. Bei der Ausführung ist darauf zu achten,

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

dass die eingesetzten Klebebänder nicht gedehnt werden. Hierfür gibt es spezielle Klebebänder auf dem Markt, bei denen eingearbeitete Fasern eine unerwünschte Dehnung der Bänder verhindern [340]. Damit die Kompribänder ihre Funktion erfüllen können, müssen sie mit einer Latte an einen festen Untergrund (z.B. Sparren) angepresst werden; fehlt dieser Anpressdruck, wird die Überlappung nicht luftdicht geschlossen [432]. Am besten werden Manschetten aus Folie oder Pappen über Rohre, Kehlbalken usw. gestülpt und an die Luftdichtungsebene angeschlossen. Verzichtet man auf die Manschette, muss die Folie besonders sorgfältig mit selbstklebenden Dichtungsbändern an das durchdringende Bauteil angeschlossen werden. Beim Einbau von Dachflächenfenstern erleichtern vorgefertigte Folienkragen einen sauberen Anschluss an die Luftdichtungsbahn. Schließen Folien oder Pappen an verputzte Flächen an, so werden diese entweder mit speziellem Acrylkleber auf dem Putz befestigt oder – besser noch – eingeputzt. Um die Luftdichtigkeit am Übergang vom Dach zur Wand zu gewährleisten, wird die Dichtungsfolie 20 cm bis 30 cm heruntergeführt und mittels eines Dichtungsbandes und der Konterlattung an das Mauerwerk gedrückt. Danach wird die Folie mit einem Putzträger überspannt und eingeputzt. Die Dämmung der Außenwand schließt ohne Unterbrechung an die Dachdämmung an. Die luftdichtende Folie der Dachfläche wird hier von der Sparrenunterseite vor der Fußpfette auf den Ringanker gebracht. Ein Dichtungsband wird unterlegt und zusammen mit der Folie mit einer Haltelatte an den Ringanker angepresst. Undichtigkeiten entstehen, wenn die Folie schon an oder vor der Fußpfette endet. Um eine Unterbrechung der Dämmschicht zu vermeiden, muss die Dachdämmung bis zur Außenkante des Mauerwerks durchgeschoben werden. Folgende Mängel sind besonders häufig anzutreffen [432]: − Innenseiten von Außenwänden, die hinter Installationen (Badewannen, Vorwandinstallationen, Heizungsverteilerkästen u. dgl.) verschwinden, werden nicht verputzt. Damit ist die Luftdichtheit in keiner Weise gewährleistet. − Leitungen werden zu nahe an noch unverputzte Außenwände verlegt, so dass sich hinter ihnen kein vollflächiger Putz mehr aufbringen lässt. Anschlüsse an Außenwand und Sockel: Der Innenputz bildet im Regelfall die luftdichtende Ebene. Undichtigkeiten treten häufig beim Einbau von Steckdosen auf. Die Kammern der Mauersteine werden durch das Bohren für Steckdosen angeschnitten. Wenn die Steine nicht vollfugig vermörtelt sind (wenn geschlampt wird), gelangt durch die Dämmung Zugluft über

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

693

die Fugen und Mauersteinkammern in die Schalter und Steckdose. Hier dichtet effektiv ein Mörtelglattstrich in der Bohrung. Undichtigkeiten durch Steckdosen lassen sich vermeiden, indem sie bei Leichtbaukonstruktionen in der Installationsebene eingebaut werden, indem bei Mauerwerk die Bohrungen mit Mörtel ausgestrichen oder die Dosen satt in Gips gesetzt werden (auf diese Art werden die Steinkammern verschlossen oder durch Verwendung luftdichter Elektrodosen [432]. Anschlüsse an Innenwand und Fußboden: Der Innenputz endet meist einige Zentimeter über dem Rohfußboden. Auch hier kann durch nicht vollfugige Vermauerung Luft ins Gebäude strömen, darum ist ebenfalls ein Mörtelglattstrich auf der unteren Steinlage aufzubringen. Anschlüsse an Innenwand und Dach: Sowohl die Wärmedämmung als auch die luftdichtende Ebene müssen oberhalb der Wand lückenlos durchgeführt werden. Schwierige Anschlüsse ergeben sich, wenn die Luftdichtungsbahn an das Mauerwerk angeschlossen wird. Besser ist es, diese Folie in dem Bereich vor dem Hochmauern der Innenwand einzubauen und gegen Beschädigungen mit einer Sperrholzlatte zu schützen. Die Fugen zwischen dem Fensterrahmen und den angrenzenden Bauteilen sind mit einem Dämmstoff zu füllen. Die Dämmung sollte teilweise auch den Blendrahmen überdecken. Als Luftdichtung dient im Leichtbau z.B. eine Sperrholzplatte auf der Innenseite der Dämmung. Diese sollte an den Stößen und Anschlüssen mit einer Konvektionsschutzpappe überklebt werden. Beim Fensteranschluss ist die Pappe bis auf den Rahmen zu führen und hier zu verkleben. Im Massivbau erfolgt die Luftdichtung durch den Innenputz. Das Ausschäumen der Einbaufuge zwischen Mauerwerk und Fensterrahmen mit Montageschaum kann nur als Einbauhilfe dienen, denn zur Dämmung und für die Luftdichtheit ist das Ausstopfen mit Dämm-Material notwendig. Die Folie kann anschließend mit vorkomprimierten Dichtungsbändern abgedichtet, verklebt oder eingeputzt werden. Letzteres ist jedem Fall dauerhaft und sicher. Bei Fensteröffnungen im Mauerwerk wird die Fuge zwischen Anschlag und Blendrahmen von der Innenseite mit einer Folie oder einem elastischen Fugenmaterial abgedichtet und anschließend eingeputzt. Vor dem Verlegen der Fensterbänke müssen die Steinkammern mit einem Mörtelglattstrich verschlossen werden [432]. Was bei Fenstern gilt, trifft auch auf Rollläden zu: Dichtungsband und Klebeband machen die Fuge winddicht, nicht der Montageschaum. Bislang gibt es keine Norm-Vorgaben, welche Eigenschaften ein Klebeband (oder auch eine Klebemasse) haben muss bei Anschluss von Luftdichtigkeitsschichten im Bauwesen, um als dafür „geeignet“ zu gelten, eine dauerhaft luftdichte Verbindung mindestens 30 Jahre zwischen zwei

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Bahnen oder auch zwischen einer Bahn und einem Plattenmaterial herzustellen. Angaben dazu, anhand welcher Prüfungen entsprechende Eigenschaften nachzuweisen sind bzw. nachgewiesen werden können, fehlen ebenfalls. Klebeverbindungen mit Haftklebebändern und Klebemassen gewinnen zunehmend an Bedeutung von Luftdichtheitsschichten. Für die Verbindung von Bahnen miteinander (Überlappungen in der Fläche) bzw. auch für die Abdichtung von Plattenstößen ist das einseitig klebende Band als „Stand der Dinge“ zu sehen. Der Anschluss von Bahnen an Massivbauteile wird zunehmend mit Klebemassen durchgeführt. Das einseitig klebende Band hat gegenüber dem beidseitig klebenden in der Anwendung den Vorteil, dass sowohl die Verarbeitung als auch die Überprüfung der Stoßstellen i.d.R. einfacher ist [391]. Eine entscheidende Forderung an Verbindungen mit Klebebändern (auch mit Klebemassen) ist es, eine schälende Belastung der Verklebung in jedem Fall zu vermeiden. Diese Art der Belastung führt auch bei geringen Kräften in kurzer Zeit zum Versagen der Verklebung. Die Verklebung soll „nur sich selbst“ halten müssen. Für die Anwendung am Bau ist es vorteilhaft, wenn ein Klebeband eine relativ große Menge an weicher, gering quervernetzter Klebemasse aufgetragen hat (ca. 200 g/m²). Neben einer guten Anfangshaftung kann hierdurch eine gewisse Indifferenz gegenüber Staub sowie eine gute Fließfähigkeit für rauhe Untergründe erreicht werden. Die Herstellerrichtlinien sollten in der Anwendung unbedingt beachtet und eingehalten werden. Kein Klebeband und keine Klebemasse hält, wenn auf einer Reifschicht geklebt wird. In allen Anwendungsrichtlinien wird von einem sauberen, staubfreien, trockenen, fettfreien Untergrund ausgegangen. Nach Geißler [391] ist man als Ausführender sowohl kalkulatorisch als auch anwendungstechnisch etwas sicherer, ein doppeltes Angebot abzugeben. Die reine Klebung sollte per Angebot als Möglichkeit, die nicht gesicherter Stand der Technik ist, gegeben werden. Alternativ und mit höheren Kosten verbunden, ist die Lösung mit weitgehender Sicherung durch Latten angeboten. So kann der Kunde entscheiden, ob ihm das bei geeigneter Produktwahl trotzdem vorhandene Restrisiko einer frühzeitigen Ablösung der Einsparung wert ist. Untersuchungen, wie die in diesem Zusammenhang notwendige thermische Alterung tatsächlich hinsichtlich der Lebensdauer zu werten ist, liegen nur für wenige der hier interessanten Stoffe bzw. chemischen Zusammensetzungen vor [340]. Eine Folie als die primäre Luftdichtung und gleichzeitige Dampfbremse muss sorgfältig angebracht werden: An den Stößen überlappend und miteinander auf fester Unterlage verklebt, an Anschlüssen herumgeführt bzw.

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

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hochgezogen. Luftdichte Anschlüsse werden mit Kompressionsbändern hergestellt. Durchstoßungen der Folie sollten möglichst ausgeschlossen werden. Unvermeidliche Steckdosen an Außenwänden können als Feuchtraumdosen mit Gummidichtung ausgeführt werden. Besondere Beachtung finden jeweils die Übergänge, die bei wechselnden Materialien auftreten, z.B. beim Übergang der massiven Wand hin zum Holzdach. Hier sind generell die größten Probleme zu erwarten, da auch die Dichtungsebenen unterschiedlich verlaufen können. Prinzipiell sollte darauf geachtet werden, dass − Überlappungen auf ein Minimum reduziert werden, − Fugen dauerhaft luftdicht ausgeführt werden, − die Anzahl von Durchdringungen der Konstruktion möglichst weit reduziert wird. Der letztgenannte Punkt führt dazu, dass in Leichtbaukonstruktionen, die eine luftdichte Schicht mit einer Folie realisiert haben, z.B. das Holzdach oder auch die Außenwand einer Holzkonstruktion, möglichst eine Installationsebene vorgesehen werden sollte. Durchbrüche durch die Gebäudehülle sollten auf ein Minimum begrenzt werden. Dort, wo der Durchbruch unvermeidlich ist, muss eine luftdichte Verbindung von durchstoßendem Bauteil (z.B. Rohr) und durchbrochener Ebene erreicht werden. Hierzu muss eine Manschette ausgebildet werden, die mit einem Ende über das Rohr gestreift wird und mit vom Hersteller der Folie zugelassenen Klebebändern an derselben befestigt werden. Die Manschette um das Rohr kann nun über einen Klemmring abgedichtet oder verklebt werden. Am besten werden Manschetten aus Folie oder Pappen über Rohre, Kehlbalken und dergleichen gestülpt und an die Luftdichtungsebene angeschlossen. Verzichtet man auf diese Manschette, muss die Folie besonders sorgfältig mit selbstklebenden Dichtungsbändern an das durchdringende Bauteil angeschlossen werden [432]. Die Installationsebene liegt raumseitig der luftdichtenden Schicht und bietet die Möglichkeit, Elektro-, Heizungs- oder sanitärtechnische Installationen aufzunehmen. Meist wird die Installationsebene mit einem Dämmstoff ausgefüllt, um den Wärmeschutz des Bauteils bei einer möglichst schlanken Konstruktion zu erreichen. Die Prinzipien sind in Bild 7.43 dargestellt. Bei Niedrigenergiehäusern bietet die innere Zusatzdämmschicht idealen Raum für die Installationsführung. Die Folie liegt dann hinter den Installationen und vor der Hauptdämmung. Sind Durchdringung der luftdichtenden Schicht unumgänglich, z.B. bei Abflussleitungen oder

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Antennenbefestigungen, dann ist diese Durchdringung – vgl. Prinzip-Bild 7.44 – mit der Luftdichtheitsschicht zu verbinden und abzudichten. Zum Einsatz kommende Manschetten u. dgl. sind im Handel zusammen mit passenden Klebebändern erhältlich [341]. An Rohren kann eine solche Sicherung z.B. durch Kabelbinder einfach und kostengünstig realisiert werden.

Bild 7.43. Beispiele für Installationen nach [341].

Bild 7.44. Anschluss der Folie an ein Rohr oben links und unten links, oben rechts Anschluss der Folie an ein Rohr normal zur Außenwand, nach [341].

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

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Generell ist zu beachten, dass die in den Bildern 7.44 bis 7.45 dargestellten Anschluss und Übergangsbereiche nur als Prinzipskizzen zu verstehen sind. DIN 4108-7 zeigt hier Lösungsansätze auf, die in der Praxis verfeinert und der jeweiligen Problemstellung angepasst werden müssen. In Bild 7.45 ist es z.B. ersichtlich, dass die Verklebung des „Dichtungsflansches“ mit der Luftdichtheitsschicht das Hinterlegen eines Brettes o.ä. erforderlich macht, um das Anpressen der beiden Folien aneinander zu ermöglichen. Dieses Detail erfordert eine gewerkübergreifende Abstimmung, damit das erwähnte Widerlager für die Folienmanschette an der richtigen Stelle montiert wird bzw. die Durchdringung bei der Ausführung auch tatsächlich an der geplanten Stelle erfolgen kann und auch erfolgt. Über die Empfehlungen der Norm DIN 4108-7 hinaus sollen die Details also soweit geplant werden, dass sie auch an der Baustelle umgesetzt werden können [341]. Von besonderer Wichtigkeit ist die Festlegung des Verlaufs der luftdichten Ebene und deren Umsetzung bei allen folgenden Schritten. In der Praxis geschieht das oft durch die Berücksichtigung einer 2. Installationsebene, Bild 7.46. Durch die Passgenauigkeit von Bauteilen lassen sich auch hier Undichtigkeiten reduzieren oder ganz vermeiden.

Bild 7.45. Beispiel für eine umlaufende Dichtheitsschicht nach [341].

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Bild 7.46. Zweite Installationsebene.

Das auch weite Überlappen von Folienbahnen ergibt ebenso wenig eine Luftsperre im Dach, wie das Verlegen von Platten mit versetzten Stößen. Das Heften von Randleistenmatten, selbst mit nur 5 cm Heftabstand führt noch immer zu längenbezogenen Fugendurchlasskoeffizienten, wie sie für Fenster mit den üblichen Dichtungsmaßnahmen heute typisch sind. Erst das Aufschrauben von Leisten auf die überlappenden Bahnen führt zu halbwegs dichten Fugen. Querstöße in kaschierten Faserdämmstoffen müssen unter allen Umständen sorgfältig mit breiten Klebebändern abgedichtet werden. Die übliche Nut-Feder-Schalung ist keine wirksame Luftsperre, besonders dann nicht, wenn sie von den Rändern her – wegen der rückseitigen Nuten – unterlüftet werden kann. Hilfsmittel zur Erzielung dichter Dächer sind vor allem großflächige Folien, da allein sie die Längen der Nähte und Stöße verringern helfen. Ihre Ränder sind einzuklemmen, zu verwahren oder in anderen geeigneten Abschlusskonstruktionen zu halten. Das Klammern („Tackern“) reicht hier nicht [253]. Die Bedeutung eines Dichtheitskonzeptes für ein Gebäude sollen letztlich die Ergebnisse von Luftdichtheitsmessungen an Gebäuden aufzeigen, die als Niedrigenergiehäuser (!) erstellt wurden (Messungen durch das Europäische Testzentrum für Wohnungslüftungsgeräte): − Bei 39 demonstrierten Gebäuden war die Durchführung einer späteren Luftdichtheitsmessung z.Zt. der Planung nicht bekannt. Der ausgewiesene Durchschnittswert von n50 = 6,7 h-1 ist für neuzeitliche Gebäude völlig unakzeptabel, der Spitzenwert lag bei n50 = 18,7 h-1 und ist schlichtweg erschreckend.

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

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− Bei 187 Gebäuden fand im Rahmen der Planung eine Beratungsgespräch zur luftdichten Gestaltung der Gebäudehülle statt, der durchschnittlich erzielte Wert n50 = 2,1 h-1. Das Beratungsgespräch zeigt also bereits eine Wirkung. Nach wie vor ist dieser Wert jedoch für Gebäude ohne eine maschinelle Lüftungsanlage akzeptabel (Höchstwert n50 = 4,7 h-1, kleinster Wert n50 = 1,1 h-1). − Bei 76 Gebäuden wurden im Zuge der Planung und Ausführung die Durchführung einer späteren Luftdichtheitsmessung berücksichtigt. Der hier erreichte Mittelwert n50 = 0,9 h-1 genügt sogar den Anforderungen an Gebäude mit RLT-Anlagen (größter Wert n50 = 1,7 h-1, kleinster Wert n50 = 0,3 h-1). Diese Ergebnisse verdeutlichen die Notwendigkeit der Reglementierung von Lüftungswärmeverlusten! 7.6.2

Luftdichtigkeitsprüfung von Gebäuden

Luftdichtheitsmessungen gehören in einigen Ländern seit 20 Jahren zur gängigen Praxis und sind dort Bestandteil der Qualitätsüberwachung. Die Norm DIN EN 13 829 „Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden. Differenzdruckverfahren“ vom Februar 2001 enthält alle Angaben zur Luftdichtigkeitsprüfung: Begriffe, Geräte, Messverfahren, Auswertung usw. Das FLiB-Beiblatt zur DIN EN 13 829 gibt Hilfestellung. DIN 4108-21 „Außenwände von Gebäuden. Luftdurchlässigkeit. Prüfverfahren.“ gehört zu einer Reihe von Normen, die sich mit Prüfverfahren für Produktnormen für Baustoffe befassen. Diese Norm legt die Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von vollständig zusammengebauten und fertiggestellten Außenwandelementen jeden Werkstoffs fest. Bei Neubauten empfiehlt sich die Überprüfung der Luftdichtheit zur Qualitätskontrolle und für die Rechtssicherheit bei eventuellen Haftungsansprüchen [432]. Eine gute Baukoordination sorgt dafür, dass die Gewerke einander nicht behindern oder dass erbrachte Arbeiten nicht zerstört werden! Es wird durch eine zerstörungsfreie Möglichkeit an einem Gebäude mittels der Blower-Door eine statische Druckdifferenz zwischen Innenraum und Umgebung von 50 Pa aufgebaut.  ist der Mittelwert von V  Der mittlere Leckagestrom V 50 −50 (bei 50 Pa  Unterdruck) und V (bei 50 Pa Überdruck) und Ausgangswert für die +50

Berechnung weiterer Kennwerte.

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(

 = 0,5 V  +V  V 50 −50 + 50

)

in m³/h

Der Luftwechsel n50 (bei 50 Pa) dient zur Bewertung der Dichtheit des Gebäudes. Er ist der wichtigste Kennwert im Zusammenhang mit der Luftdichtheit eines Gebäudes. Ein n50-Wert von 3 h-1 gibt an, dass das Gebäudevolumen 3-mal pro Stunde, bei 50 Pa Druckdifferenz ausgetauscht wird.  wird auf das beheizte Nettovolumen VL bezogen V 50  V n50 = 50 in h-1 VL Weitere Größen sind: Luftdurchlässigkeit q50 (bei 50 Pa)  V q50 = 50 mit AE Hüllfläche AE Nettogrundflächenbezogener Leckagestrom w50 (bei 50 Pa)  V w50 = 50 mit AF Nettogrundfläche AF Äquivalente Leckagefläche A50 (bei 50 Pa) A50 = 0,5 [cm²/(m³/h)] · V50 [m³/h] = cm² A50 stellt einen Anhaltswert für die Größe der Leckagefläche in cm² dar und dient vor allem der Veranschaulichung. Die Luftdichtheitsmessung ist nach DIN EN 13 829 durchzuführen, der Blower-Door-Test ist das vorgeschriebene Verfahren. Es wird unterschieden zwischen: Verfahren A: Hier erfolgt die Prüfung des Gebäudes im Nutzungszustand. Dies bedeutet, dass die Gebäudehülle dem Zustand entspricht, in dem Heizungs- oder Klimaanlagen genutzt werden. Dieses Verfahren dient zur Ermittlung des n50-Wertes nach EnEV. Der gesamte beheizte/belüftete Teil eines Gebäudes wird als eine Zone betrachtet und auf Luftdichtheit der umschließenden Hüllfläche untersucht. Innentüren zu beheizten Räumen bleiben während der Messung geöffnet. In der Regel werden eine Über- und eine Unterdruckmessung mit verschiedenen Druckdifferenzen von 10 bis 60 Pa (Mehrpunktmessung) durchgeführt. Moderne Geräte wie der blowtest 3000 führen die Messung computerge-

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701

stützt und automatisch durch und nehmen alle für die Messung nach DIN EN 13 829 erforderlichen Messwerte auf. Verfahren B: Prüfung der Gebäudehülle. Die Messung kann erfolgen, sobald die luftdichte Ebene fertig gestellt ist. Einstellbare und absichtlich vorhandene Öffnungen in der Gebäudehülle werden geschlossen oder abgedichtet. Dieses Verfahren dient ausschließlich zur Leckageortung und Qualitätssicherung, aber nicht zur Ermittlung eines aussagefähigen n50-Wertes. Es ist sinnvoll diese Überprüfung nach Fertigstellung der Luftdichtheitsschicht durchzuführen, wenn diese noch zugänglich ist, um eventuelle Nachbesserungen kostengünstig durchführen zu können. Während der Messung sollten die Bauarbeiten ruhen. Beispiel: Nach Bild 7.47 ergibt sich ein Mittelwert für den Leckagestrom  = 950 m³/h. Einfamilienwohnhaus und natürlicher Lüftung. Netvon V 50 tovolumen des Gebäudes VL = 500 m³, somit Luftwechsel 950 m3 / h = 1,9 h-1 n50 = 500 m 3 Hüllfläche des Gebäudes AE = 550 m². Somit Luftdurchlässigkeit 950 m3 / h = 1,73 m/h q50 = 550 m2 Nettogrundflächenbezogener Leckagestrom bei einer Nettogrundfläche AF = 160 m². 950 m3 / h = 5,9 m/h w50 = 160 m2 Äquivalente Leckagefläche bei 50 Pa: A50 = 0,5 cm²/(m³·h) · 950 m³/h = 475 cm² Der ermittelte Luftwechsel soll für Gebäude mit natürlicher Lüftung nach EnEV Anhang 4 Nr. 2 n50 = 3 h-1 und für Gebäude mit raumlufttechnischen Anlagen n50 = 1,5 h-1 betragen. Die EnEV legt zusätzlich einen Mindestluftwechsel von n = 0,7 h-1 bei freier Lüftung fest. Nach diesen Forderungen wird der Wert n50 = 3 h-1 bei natürlicher Lüftung unterschritten, d.h. gute Luftdichtigkeit. Akzeptable Fehler im Bereich von ± 3% werden in allen betrachteten Fällen (0,5 < n < 0,7) bei einem erreichbaren Gebäudedruck von 40 Pa angegeben.

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Bild 7.47. Blower-Door-Methode.

Eine Luftdichtigkeitsprüfung wird nicht zwingend vorgeschrieben. Lediglich in Ausnahmefällen soll eine Dichtigkeitsprüfung erfolgen, d.h. in Fällen, in denen eine Überprüfung der Gebäudehülle ausdrücklich erwünscht ist oder auch Mängel in der Planung und Ausführung angenommen werden müssen. Anhand des Ergebnisses der Gebäudedichtigkeitsprüfung kann der natürliche Luftwechsel abgeschätzt werden. Die Zusammenhänge zwischen dem n50-Wert und dem natürlichen Luftwechsel n werden durch Gleichungen in DIN EN 13 829 wiedergegeben, die als Planungsgrundlagen nach DIN V 4108-6 dienen. Somit kann mit Hilfe des Differenzdruckverfahrens das Gebäude im Hinblick auf die Energieverluste durch natürliche Lüftung bewertet werden. Die Luftdichtigkeitsprüfung mit der Blower-Door hat für den Bauherren und den Bewohner folgende Vorteile: Es können nicht nur bei einem rechtzeitigen Einsatz der Prüfung handwerkliche Mängel beseitigt werden, sondern es wird auch langfristig die Bausubstanz gesichert. Für den Bewohner bedeutet dies Einsparung von Energiekosten und ein behagliches Wohnklima, da keine störende Zugluft durch Leckagen vorhanden ist [342]. Das Differenzdruckverfahren nach DIN EN 13 829 eignet sich besser für Diagnoseanwendungen, während die momentane Infiltrationsrate besser mit dem Indikatorgasverfahren gemessen wird, vgl. Kap. 7.6.3. Eine einzelne Indikatorgasmessung liefert allerdings nur beschränkte Informationen über die Wirksamkeit von Ventilation und Infiltration in Gebäuden.

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

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Beim Blower-Door-Verfahren sitzt ein Gebläse in einem verstellbaren Aluminiumrahmen mit einer Spannfolie (luftdichte Bespannung) und erzeugt einen Differenzdruckmesser wird der Differenzdruck zwischen dem Gebäudeinnern und die Umgebung von 50 Pa, Bild 7.48. Die gesamte Apparatur befindet sich in einer Außenöffnung (Tür oder Fenster). Mit Hilfe eines manuellen Drehzahlreglers am Gebläse und dem Differenzdruck zwischen Innen und Außen eingestellt. Ein weiteres Messgerät ermittelt den Differenzdruck an der kalibrierten Blende der Gebläseöffnung.  bei Dieser Differenzdruck dient zur Berechnung des Volumenstromes V 50 50 Pa Druckdifferenz.

Bild 7.48 Luftdichtigkeitsprüfung.

Meist wird für das Messverfahren die „Minneapolis Blower Door“ Modell 3 von der „Energy Conservatory“, Minneapolis, verwendet. Die Verwendung von Software erleichtert die Berechnung der Volumenströme und der Maßabweichungen bei der Durchführung von Messreihen und stellt die Ergebnisse grafisch dar, Bild 7.49. Die Messgenauigkeit der eingesetzten Geräte beträgt ± 5% bei der Verwendung analoger Druckmessgeräte und ±

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3% bei der Verwendung von digitalen Messgeräten (beachte DIN EN 13 829 Ziffer 4.2). Die Genauigkeit der Messgeräte nach der Norm beträgt für die Volumenstrom-Messeinrichtung ± 7%, die Manometer ± 2 Pa (Bereich 0 . . . 60 Pa) und die Thermometer ± 1 K.

Bild 7.49. Durchsatz bei verschiedenen Differenzdrücken; für Über- und Unterdruck. Um die Genauigkeit zu erhöhen, werden die Luftdurchsätze nicht nur für 50 Pa, sondern für mehrere Druckdifferenzen bestimmt. Trägt man die Durchsätze über dem Unter- bzw. Überdruck auf, ergeben sich 2 Kurven. Bei 50 Pa wird der Mittelwert der beiden Durchsätze errechnet. Diese Leckage lässt sich nun zum Luftvolumen in Beziehung setzen. Dies ergibt die Luftwechselzahl. Sie gibt an, wie oft sich die Luft bei diesem Prüfdruck stündlich austauscht.

Während der Messung ist zu prüfen, ob die abgedichteten Öffnungen nicht undicht wurden oder Türen, Fenster oder Luftdurchlässe durch den erzeugten Druck aufgedrückt wurden. Hohe Windgeschwindigkeiten und Auftrieb führen zu Druckschwankungen an der Gebäudefassade. Diese führen zusätzlich zu Ablesefehlern an den Messinstrumenten. Aus diesem Grunde sollte nach praktischen Erfahrungen ab einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s nicht mehr gemessen werden. Die Angabe in der Norm (Ziffer 5.1.4), wenn das Produkt aus Temperaturdifferenz zwischen innen und außen in K und der Höhe der Gebäudehülle in m größer als 500 m·K, ist eine zufriedenstellende Messung nicht wahrscheinlich, erscheint nach praktischer Erfahrung als zu groß, besser sind 200 m·K. Hier ist mit wetterbedingten Unsicherheiten zu rechnen, die trotz des Einhaltens der Messbedingungen von ≤ 3 Pa zu Fehlergrößen führen, die nicht mehr akzeptabel sind. Der Zeitraum, in dem Messungen vorgenommen werden können, ist damit stark eingeschränkt.

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Eine Messreihe in 5 Schritten, von 60 Pa auf 20 Pa, gibt Aufschluss über die Messfehler. Der Fehler sollte unterhalb von ± 2% liegen. Störeinflüsse führen stets dazu, dass eine höhere Luftmenge gemessen wird, als die, die ohne diesen Einfluss gemessen wäre. Die durch Außenklimawerte bedingten Abweichungen können bei mittleren Wetterbedingungen gegenüber der Messgenauigkeit der Messinstrumente als praktisch vernachlässigbar angesehen werden, wenn die Messung leeseitig bis 90° Ausströmung des Gebäudes vorgenommen werden kann. Das gilt in erster Linie für freistehende Gebäude. Für Gebäude mit großer Höhen- und Breitenausdehnung gilt eine wetterbedingte Messabweichung. Die Genauigkeit des n50-Wertes wird anhand einer Fehlerfortpflanzungsberechnung abgeschätzt. Die Gesamtunsicherheit liegt je nach Wetterbedingungen zwischen ± 10% und in seltensten Extremfällen bei ± 40%. Je nach Drehrichtung des Gebläses wird das Gebäude auf Unter- oder Überdruck gesetzt. Es ist ratsam, beide Messungen durchzuführen, da Gebäude im Nutzungszustand – hervorgerufen durch Wind- und Temperatureinfluss ebenfalls wechselweise Über- und Unterdruck ausgesetzt sind. Zum einen können temperaturbedingte Dichteunterschiede zwischen Innen und Außen ausgeglichen werden, was durch eine Mittelwertbildung der Ergebnisse erfolgt (vgl. Bild 7.49) und zum anderen kann das gebäudespezifische Dichtigkeitsverhalten analysiert worden. Beispielsweise werden Fenster bei der Überdruckmessung in den Rahmen gedrückt und dichten daher besser ab. Undichte Fenster werden in diesem Fall bei der Unterdruckmessung entdeckt [342]. Zwischen 5 und 20 undichte Stellen findet der Experte im Schnitt in einem Einfamilienwohnhaus, die sonst unerkannt geblieben wären.

Bild 7.50. Relative Häufigkeit typischer Leckagen nach [341].

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Die Unterdruckmessung eignet sich vor allem auch zur Ermittlung von Leckagen in der Gebäudehülle. Die Leckagen sind mit der Hand befühlbar. Mit einem Blasebalg und einem Rauchgasröhrchen werden Leckluftströme sichtbar gemacht. Mit einem Thermoanemometer wird die Geschwindigkeit der Luftströmung an der Leckage erfasst und dokumentiert. Ab einer gemessenen Luftgeschwindigkeit von 2 m/s ist die Luftströmung für eine Person, die sich in unmittelbarer Nähe der Leckage befindet, deutlich spürbar. Der Einsatz von „Theaternebel“ (Nebelmaschine) bei Überdruck im Gebäude ermöglicht in manchen Fällen die Bestimmung derjenigen Stellen, an den Luft aus der Konstruktion austritt [344]. Die Blower-Door-Messung mit Leckageortung per Rauchgasröhrchen dauert bei einem Einfamilienwohnhaus ca. 2 Stunden und ist mit Kosten je nach Umfang der Messung von etwa 500 Euro verbunden. Eine Quantifizierung der Leckage durch Fotodokumentation, Thermoanemometer bedeutet einen zeitlichen Aufpreis von ca. 100 Euro. Wird noch ein Bericht erstellt (vgl. DIN EN 13 829 Ziffer 7), so belaufen sich die Gesamtkosten auf ca. 800 bis 1000 Euro. Typische Leckagen: − nicht verklebte bzw. nach der Verlegung durchlöcherte Dampfsperre/Luftdichtheitsfolie. − In Ein- und Mehrfamilienwohnhäusern werden Dachböden nachträglich zu bewohnbaren Räumen umgebaut. Dann werden die Sparren- bzw. Pfettendächer mit einer Zwischensparrendämmung in Form von Randleistenmatten versehen und raumseitig mit einer Verschalung aus Profilbrettern mit Nut und ohne weitere Abdichtungsmaßnahmen abgeschlossen. Solche Aufbauten sind nicht luftdicht. Von Einfluss ist der Auftrag eines zweimaligen Anstrichmittels. [346] ist hier besonders zu beachten! − Umlaufend an Kellertüren, z.B. zum Heizungskeller ohne unterseitige Dichtung sowie Brandschutztüren. Fensterlaibung, Anschluss Blendrahmen/Außenwand. Häufig mit Acryldichtung abgedichtet, diese ist nicht dauerhaft dicht. − Offene Fugen zwischen Fenster/Fensterbank und Fensterrahmen sowie unterhalb der Fensterbank. Das an diesem Bereich übliche Verfugen mit Silikon ist nicht dauerhaft dicht. − Fensterbank/Wand, meist ausgeschäumt und/oder beigeputzt. Der so ausgeführte Anschluss der Fensterbank ist nach kurzer Zeit nicht mehr dicht. Der Eckbereich (Winkelbereich) von Fensterbänken ist meist von vornherein nicht dicht.

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− Anschluss zwischen Fußbodenaufbau und hieran angrenzenden Fenster- bzw. Türelementen; die hier eindringende Luft verteilt sich dann häufig auch in der Dämmebene des Fußbodenaufbaus und tritt messbar an den angrenzenden Wänden wieder aus, − Deckenbalkendurchführungen im Bereich der Außenwände, unabhängig von der Wandbauart, − Durchstoßpunkt sichtbarer Kehlbalkenlagen, − In der Dichtungsebene eingelassene Deckenstrahler, − Einbauspülkasten, eingebaut in einem Installationsschacht oder eine Installationswand. Häufig auch beim Einbau in eine Außenwand, − Undichte Steckdosen, Lichtschalter durch beschädigte oder unzureichend verklebte Windsperren, generell alle offenen Einbauten in Außenwänden. Steine mit hohem Lochanteil, Kabeldurchführungen im Bereich der Windsperren (keine Konterlattung), Scharnierbereich von Dreh-Kipp-Fenstern und, vor allem, von Fenstertüren mit Anschluss an geflieste Böden. Hier wird für das untere Scharnier häufig ein Loch in die Fliesen geschlagen, das zur Leckage führt, − Die häufig diskutierten Rollladenantriebe wirken sich kaum auf die Luftdichtheit aus. Der Rollladenkasten muss so in die Wand eingebaut sein, dass keine direkten Leckagen im Randverbund entstehen. Der Kasten muss so konzipiert sein, dass durch ihn keine indirekten Leckagen entstehen können, − Serielle Leckagen: Luft strömt durch mindestens zwei voneinander unabhängigen Schichten [344], also durch das Dach sowie Kehlbalkenlage, − Bild 7.51 enthält typische Beispiele von Leckagen nach [345].

In Bild 7.50 sind, stark kategorisiert, für einige typische Leckagestellen die relativen Häufigkeiten wiedergegeben [341]. Besonders „Installationen“ fallen mit einem Anteil von 100% ins Gewicht, d.h. bei jedem untersuchten Gebäude wurde, mindestens eine Undichtigkeit in einem Installationsbereich, i.d.R. eine Durchdringung, festgestellt. In den Planungsunterlagen der Hersteller luftdichter Folien und Pappen ist beschrieben, wie mit Hilfe eines Papp- oder Folienkragens ein luftdichter Anschluss hergestellt werden kann. Für die Überprüfung der Gebäudedichtheit muss ein günstiger Zeitpunkt gewählt werden, und zwar ein Zeitpunkt, zu dem die luftdichte Schicht weitestgehend erstellt ist. Die Baumaßnahmen dürfen allerdings noch nicht soweit fortgeschritten sein, dass bei unzureichender Dichtheit des Gebäudes keine Änderungen mehr vorgenommen werden können.

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Bild 7.51. Beispiele für typische Leckagewege [345].

Planer und für die Dichtigkeit verantwortliche Unternehmer sollten bei der Prüfung anwesend sein, um etwaige Mängel gleich dauerhaft abzustellen und um die hier gewonnenen Erfahrungen bei Folgebauten schon in der Planungsphase berücksichtigen zu können. Nach praktischen Erkenntnissen sollte man einen „Blower-Door-Test“ nach 2 bis 3 Jahren wiederholen. Die Vielzahl bisheriger Prüfungen zeigt, dass der beste Zeitpunkt für eine Luftdichtigkeitsprüfung bei folgendem Baustand erreicht ist:

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

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− Zugdicht ausgebildete Kellertüren zu nicht beheizten Räumen sind eingesetzt, − Fußbodenaufbau ist im begehbaren Zustand, − Sohlbänke im Außentürbereich sind eingebaut, − Kontrollierte Lüftungsanlage ist installiert, − Innenputz ist aufgebracht, − Fenster- und Außentüren sowie Fensterbänke sind eingesetzt, − Bodeneinschubtreppe ist eingebaut, − Windsperre einschließlich Sparrenschalung im Dachgeschoss ist eingebaut (Windsperre muss zwischen Sparren und Konterlattung bzw. Sparrenschalung liegen, da sie sich sonst durch den Unterdruck bei der Prüfung löst), − Eine weitere häufig zu beobachtende Leckagestelle ist der Übergang zum Keller und der Kellertreppe, sofern diese außerhalb der luftdichten Hülle des Wohnbereiches liegen. Da im Keller häufig Radon oder Schimmelpilzsporen zu finden sind, die im Wohnbereich unerwünscht sind, sollte hier ein besonderes Augenmerk auf Luftdichtheit gelegt werden, − In ausgebauten Dachgeschossen lässt sich oft beobachten, dass hier die luftdichte Ebene nicht ausgeführt wird, − Leckagen in Fensterumgebung werden immer wieder festgestellt, meist an den Blendrahmen. Dies kann mit einem Luftdichtheitsanschluss durch Kellenschnitt und Silikonfuge vermieden werden. Die Voraussetzung dafür ist der Glattstrich an Fensterlaibungen vor dem Einbau, eine vollständig ausgeschäumte Fuge zwischen Blendrahmen und Mauerwerk sowie einen dichten Anschluss des Putzes an die Ausschäumung, − Beim Einbau von Dachfenstern wird oft vergessen, einen luftdichten Anschluss zwischen der Luftdichtung der Dachfläche und dem Blendrahmen herzustellen. Bei Abdichtung der Fensterlaibung mittels Folienstücken ist der Anschluss an den Blendrahmen besonders fehlerträchtig. Man kann dem Problem weitestgehend ausweichen, in dem man Fenster mit werkseitig angebrachter Luftdichtung zum Anschluss an die Luftdichtung des Daches vorspielt, − Weitere desöfteren auftretende Leckagen bei Fenstern oder Balkonund Terrassentüren sind falsch eingestellte Beschläge, undichte Einbaufugen, oder bei Balkontüren undichte Stöße von Boden und gemauerter Wand.

Die statistische Auswertung von Luftdichtheitsmessungen an 133 neuzeitlich erstellten Gebäuden unterschiedlicher Bauart (Holzbauart und Massivbauart) im gesamten Gebiet der Bundesrepublik Deutschland lassen [381] folgende Aussagen zu:

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− In Gebäuden mit Fenstern ab Baujahr 1980 ist der Leckageanteil der Fensterfalze an der Gesamtleckage i.a. gering. − Ein Zusammenhang zwischen der gesamten Fensterfalzlänge von Gebäuden und dem ermittelten Leckagevolumenstrom liegt nicht vor. − Eine Ventilwirkung von Fenstern zwischen Über- und Unterdruckmessung konnte nicht festgestellt werden. − Es konnte kein Zusammenhang zwischen der gesamten Länge vorhandener Außenwand/Boden-Anschlüssen und der Gesamtleckage festgestellt werden. − Die Leckage durch Steckdosen und Lichtschalter in Außenwänden von Leichtbauten kann i.d.R. vernachlässigt werden.

Anhand von Simulationen von Luftdichtigkeitsmessungen wurde untersucht [382], welchen Einfluss die Veränderung der Druckverteilung um ein Gebäude infolge von Windanströmung und Temperaturunterschied auf die Messgenauigkeit hat. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einfluss veränderter Druckverhältnisse (Windgeschwindigkeiten 3 m/s bis 6 m/s sowie durch große Temperaturdifferenzen (bis 10 K) für kleine Gebäude vernachlässigbar ist. Die Blower-Door ist möglichst windgeschützt einzubauen. Eine Reverenzdruckmessstelle sollte aus einem Schlauch bestehen, dessen mit einem T-Stück oder einer perforierten Dose versehenes Ende ca. 5m bis 10m vom Gebäude entfernt an einer windgeschützten Stelle platziert ist. Der Einsatz von vier Reverenzdruckmessstellen ist zu empfehlen. Die Praxis hat jedoch auch gezeigt, dass dieser Bautenstand sich durch Verzögerungen in einzelnen Gewerken und Abstimmungsschwierigkeiten nicht immer erreichen lässt. Raumseitige Bekleidungen in Dächern oder Außenwänden von Leichtbauten sollten noch nicht eingebaut sein, da die Ursache für Undichtigkeiten oft an der Dampfbremse und ihren Anschlusspunkten zu suchen ist. Unbedingt beachtet werden muss dies beim geplanten Einbau von Holzprofilschalungen, da das nachträgliche Abdichten einer solchen Innenbekleidung kaum möglich ist [325]. Die Zu- und Abluftöffnungen der Lüftungsanlage werden, soweit sie nicht über eine eigene Verschlussmöglichkeit verfügen, während der Messung provisorisch abgedichtet. Weiterhin ist zu überlegen, ob nicht künftig mehrere Messungen an einem Objekt durchgeführt werden können, und zwar jeweils nach Fertigstellung eines bestimmten Gewerks. Dieser Fall wird sicherlich dann auftreten, wenn eine Gewährleistung im Hinblick auf die Luftdichtheit der Konstruktion von dem Ausführenden gefordert wird. So ist es denkbar, dass der Planer in seiner Ausschreibung die Einhaltung der Grenzwerte fordert und das ausführende Unternehmen, z.B. der Elektro- oder Heizungsbranche, die eigenen

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Arbeiten separat kontrolliert. Diese Vorgehensweise wird sicherlich bei großen Baumaßnahmen anzutreffen sein [341]. Die folgenden Kriterien werden für die Diskussion der Anwendbarkeit der Kenngrößen nach DIN EN 13 829 betrachtet [303]: − Aussagekraft und Eindeutigkeit im Hinblick auf Vergleich von Gebäuden unter energetischen Gesichtspunkten. Ein kleines A/Ve-Verhältnis führt bei gleicher absoluter Leckage zu einem niedrigen n50-Wert. Kompakte Gebäude werden also günstiger eingeschätzt als „verschachtelte“. − Aussagekraft und Eindeutigkeit bei Vergleichen der Planungs- und Ausführungsqualität. Gebäude mit kleinem A/Ve-Verhältnis schneiden bei gleicher absoluter Qualität der Gebäudehülle stets besser ab. Der n50-Wert ist daher für eine Beurteilung der Planungs- und Ausführungsqualität der Gebäudehülle nicht geeignet. − Einfachheit der Ermittlung sowie Allgemeinheit der verwendeten Bezugsgrößen. Der n50-Wert hat als Bezugsgröße das nicht generell übliche Netto-Gebäudevolumen. Die exakte Bestimmung dieses Volumens stellt einen erheblichen Aufwand dar. In der Energieeinsparverordnung wird als Bezugsgröße das Brutto-Gebäudevolumen oder – was auch im Hinblick auf den Wärme- und Energiepass sinnvoller ist – die Gebäudenutzfläche herangezogen.

Konstruktive einfache und rechtzeitig durchdachte Anschlüsse, die mit entsprechender Sorgfalt auf der Baustelle umgesetzt werden, führen meist zu guten Ergebnisses und setzen sich immer mehr durch. Die anfängliche Skepsis vieler am Bau Beteiligten hinsichtlich der Luftdichtigkeit und der folgenden Prüfung wandelte bei Teilnahme an einer Prüfung sich prompt in Erstaunen und besseres Gespür für die speziellen Problempunkte. Erfreulicherweise zeigt sich, dass Handwerker, die Folgebauten gleichen Standards erstellen, in der Ausführung die angesprochenen Probleme wesentlich besser beachten und somit zu einem besseren Ergebnis beitragen [325]. Zur Genauigkeit von Luftdichtheitsmessungen hat Geißler [377] umfangreiche Untersuchungen veröffentlicht und die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit von Luftdichtheitsmessungen mit der Meßmethode „BlowerDoor“ betrachtet. Hierbei wurde anhand der Berechnung der Fehlerfortpflanzung die erreichbare Messgenauigkeit erörtert. Sehr viele Randbedingungen und Parameter beeinflussen die Messgenauigkeit. In der Praxis sollte versucht werden, wesentliche Randbedingungen einer Messung so vorzugeben, dass die Messung eine möglichst geringe Unsicherheit im Ergebnis hat. Bei sorgfältiger Durchführung der Messung haben sich derzeit Messgenauigkeiten innerhalb einer 10 bis

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20%-Schranke und i.d.R. eine langfristige Reproduzierbarkeit innerhalb einer 20 bis 40%-Schranke ergeben. Hierbei entfällt ca. die Hälfte der Unsicherheit auf die Messung selbst und die Hälfte auf das Gebäude. Im Einzelfall (Messung bei starkem Wind, starke Austrocknung des Gebäudes, nicht dauerhafte Detaillösungen der Luftdichtheitsschicht) kann besonders auch die langfristige Unsicherheit deutlich größer werden. Damit werden notwendige Hintergrundinformationen zur Gewährleistung bzw. Verbesserung der Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit gemessener Daten bereitgestellt. Für die Untersuchung von einzelnen Räumen bzw. Gebäudebereichen stehen erweiterte Meßmethoden „Opening A door“, „Adding A Hole“, „Guard Zone“ und „Deduktion“ zur Verfügung. Ausführliche Informationen finden sich in einer Veröffentlichung von Hall [383]. Der Einsatz der Opening A door-Methode ist in Bild 7.52 beispielhaft am Spitzboden und Keller dargestellt. Für zwei Räume im Wohnbereich oder zwei benachbarte Wohnungen kann die Methode analog angewendet werden.

Bild 7.52. Schematische Darstellung der Verteilung der Leckagen für die Anwendung der Standard- (Fall a) sowie der „Erweiterten“- (Fall b, c) Opening A Door-Methode für die Bereiche Spitzboden und Keller [383].

Es ist festzustellen, dass bei konsequenter Einhaltung der EnEV bezüglich der Anforderungen an die Gebäudedichtheit die anerkannten Regeln der Technik DIN 18 017-3 sowie DIN 1946-6 nicht eingehalten werden können:

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

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DIN 1946-6, Abschn. 3.1 Freie Lüftung: „Die Anzahl, Ausführung und Anordnung der Fenster, die Durchlässigkeit der Gebäudehülle und die Bemessung der Außenwand-Luftdurchlässe müssen eine ausreichende Wohnungslüftung ermöglichen“. DIN 18 017-3, Abschn. 1 Anwendungsbereich: „Diese Norm setzt voraus, dass die Zuluft ohne besondere Zulufteinrichtungen durch die Undichtheiten in den Außenbauteilen nachströmen kann. Deshalb darf der planmäßige Abuftvolumenstrom ohne besondere Zulufteinrichtung keinen größeren Luftwechsel als einen 0,8fachen, bezogen auf die gesamte Wohnung, entsprechen“. Es entsteht also eine widersprüchliche Situation zwischen den Forderungen der EnEV und dem Normenwerk, dass unbedingt angepasst werden muss! Das Resultat sind Mängel, die sicherlich zu verstärkten Problemen, d.h. zu Ansprüchen der Nutzer führen werden, die Feuchtenschäden durch mangelnde Lüftung nachweisen können. Für Planer und ausführende Unternehmen besteht nach Meinung des SHK in NRW nach dem vorhandenen technischen Regelwerk zumindest eine Informationspflicht (VOB/B§4 Nr. 3), um werksvertraglich einwandfrei tätig sein zu können. Aufgrund der Anzeigepflicht nach VOB/B muss beim Bauherren gemeldet werden, dass Bedenken gegen die vorgesehene Art und Ausführung der luftdichten Gebäudehülle ohne Berücksichtigung einer Lüftungsanlage bestehen. Nach DIN EN 13 829 genügt es für große Gebäude eine Gebäudedruckdifferenz von 25 Pa aufzubauen. Als große Gebäude sind in DIN EN 13 829 Gebäude mit einem Volumen größer 4000 m³ definiert. Bei größeren Gebäuden sind mehrere Personen für die Messung notwendig und auf der Baustelle sind umfangreiche Vorbereitungen für die Gebäudepräparation Personalorganisation zu treffen. Die Messung ist umfassend zu planen! Bei großen Gebäuden haben scheinbare Kleinigkeiten eine große Auswirkung; z.B. muss abgeklärt sein, wer für das Schließen der Fenster verantwortlich ist. Wenn es das Messteam ist, muss abgeklärt werden, ob Griffe an den Fenstern und Türen sind und ob Oberlichter mit funktionsfähigen Schließungen versehen sind. Der Aufwand für das Abgehen des gesamten Gebäudes und das Schließen der Fenster ist zu kalkulieren. Ähnlich verhält es sich mit den großen Lüftungsanlagen, hier muss mit dem Lüftungstechniker abgesprochen werden, wie diese zu verschließen ist bzw. dass er die Anlage auch verschließt. Beim Verschließen der Öffnungen Maßnahmen zum Sichern gegen Wegfliegen bei der Überdruckmessung. Ein Augenmerk muss auch auf die Beschaffung von Strom gelegt werden, da leicht Strecken von 100 m und mehr zum nächsten Verteilerkasten zusammenkommen und fehlende Kabellängen und zeitaufwendig organisiert werden können.

714

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Es ist unbedingt zu empfehlen eine Ortsbesichtigung, um bessere Ortskenntnisse zu bekommen und zur Beratung der Bauleitung für den Abdichtungsaufwand und zu Absprachen zu der Organisation der Baustelle während der Messung. Prüfberichte beschrieben mit den Mindestanforderungen in DIN EN 13 829, um die Anforderungen der DIN 4108-7 und der EnEV gleichwertig nachzuweisen. Bei mehreren Gebläsen in der Türöffnung, Drehzahlregler einzeln, Ventilatoren nacheinander freigeben, d.h. den ersten Regler auf z.B. 40 Pa Gebläsedruck einregeln, der zweite wird bei aufgesetzter Verschlussklappe angefahren und dabei die Verschlussklappe langsam herunterziehen. So verfährt man bei allen weiteren Ventilatoren. Durch weiteres relativ gleichmäßiges Erhöhen der Drehzahl wird der gewünschte Gebäudedifferenzdruck angesteuert. Beim „Hochfahren“ der Systeme ist darauf zu achten, dass keiner der Ventilatoren „rückwärts“ anläuft. 7.6.3

Ermittlung der Luftdichtigkeit durch Indikatorgasmesstechnik

In DIN EN 13 829 wird in der Einleitung der Hinweis gegeben, dass „zur direkten Messung der Luftinfiltrationsrate andere Verfahren zur Verfügung stehen. Das Differenzdruckverfahren eignet sich besser für Diagnoseanwendungen, während die momentane Infiltrationsrate besser mit dem Indikatorgasverfahren gemessen wird. Eine einzelne Indikatorgasmessung liefert allerdings nur beschränkte Informationen über die Wirksamkeit von Ventilation und Infiltration in Gebäuden. Eine indirekte Messung der Luftdichtheit eines Gebäudes, Gebäudeteiles bzw. Raumes und des Luftwechsels erlauben die sogenannten Tracergas-Messverfahren. Dabei wird eine geringe Menge eines Spurengases in ein zu untersuchendes Raum- bzw. Gebäudevolumen eingebracht, und anschließend kann aus dem zeitlichen Gaskonzentrationsverlauf, der durch den Luftaustausch sowohl infolge natürlicher als auch mechanischer Lüftung beeinflusst wird, der Luftwechsel berechnet werden. Bezüglich der Forderungen der EnEV gibt es keine normativen Regelungen, sowohl national als auch international. Eine methodische Untersuchung fertigte A. Maas 1997 im Gesundheits-Ing., an [347], die als Richtliniencharakter verstanden werden kann und auf die im folgenden Bezug genommen wird: − Voraussetzungen bei der Durchführung. a) Bei der Durchführung ist eine vollständige Durchmischung innerhalb des gesamten Volumens des untersuchten Raumes, Gebäudetei-

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

b)

c)

d)

e)

715

les bzw. Gebäudes währen der gesamten Messdauer sicherzustellen. Vollständige Durchmischung bedeutet, dass die Indikatorgaskonzentration zu jeder Zeit und an jedem Punkt innerhalb der Messzone gleich ist (Homogenität der Indikatorgaskonzentration), d.h. das eingebrachte Tracergas wird nach Eintritt in den Versuchsraum sofort und vollständig mit der Luft vermischt. Die in die Messzone eintretenden Luftströme sollen nicht die Homogenität beeinträchtigen, auch hier wird also von einer sofortigen und vollständigen Durchmischung ausgegangen. Veränderungen der Indikatorgaskonzentration in der Messzone sollen allein durch Zufuhr von Indikatorgas oder durch Abtransport mit der Raumluft zustande kommen, d.h. es dürfen keine chemische Zersetzung des Indikatorgases oder Reaktionen mit anderen Stoffen stattfinden. Ab- und Desorption des Indikatorgases an Raumeinrichtungen und Raumumschließungsflächen muss ausgeschlossen sein. Existieren innerhalb der Messzone eingeschlossene Luftvolumina – z.B. in Möbeln – oder ist die Messzone durch Türen in einzelne Räume unterteilt, so sind diese vor Beginn der Messung zu öffnen. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, eingeschlossene Luftvolumina gasdicht zu verschließen und sie vom aufgemessenen effektiven Luftvolumen der Messzone zu subtrahieren. Diese Maßnahmen sind notwendig, um eine zu jeder Zeit gleichmäßige Verteilung des Indikatorgases im gesamten, als Messzone definierten Luftvolumen zu erreichen. Werden die genannten Maßnahmen nicht ergriffen, können durch verzögertes Eindringen des Indikatorgases in die eingeschlossenen Luftvolumina Verfälschungen der Messergebnisse auftreten. Der atmosphärische Druck soll während der Messdauer weitgehend konstant bleiben. Diese Forderung ist meist leicht zu erfüllen, da der atmosphärische Druck innerhalb kurzer Zeitperioden normalerweise nur um ± 0,01% und während eines Tages um ± 1% schwankt. Im Hinblick auf die Vergleichbarkeit von Messergebnissen sollte der atmosphärische Druck vor einer Messung notiert und bei Langzeitmessungen während der gesamten Messdauer aufgezeichnet werden. Die Einbringung von Indikatorgas in die Messzone soll die Dichte der Raumluft nicht signifikant verändern. Da die Konzentration des eingebrachten Indikatorgases meist unter 10-4 Volumenanteilen liegt, ist diese Forderung im Allgemeinen erfüllt. Um eine vollständige Durchmischung (Homogenität) des LuftIndikatorgas-Gemisches zu erreichen, wird i.d.R. ein Ventilator eingesetzt. In größeren Räumen und bei der Ermittlung des Luftwechsels eines gesamten Gebäudes oder eines größeren Gebäudeab-

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

schnittes kommen meist mehrere über die gesamte Messzone verteilte Ventilatoren zum Einsatz. Das Schaffen von künstlichen Strömungsbedingungen durch die Ventilatoren kann evtl. die Infiltration beeinflussen und so die Luftwechselmessung verfälschen. Ist ein mechanisches Lüftungssystem vorhanden, kann das Indikatorgas auch in den Zuluftkanal eingeblasen werden. Bei Messungen des Luftwechsels für ein komplettes Gebäude wird es oft notwendig sein, das Messobjekt in mehrere einzeln zu betrachtende Zonen zu unterteilen, da es nur schwer zu erreichen ist, die genannten Bedingungen zu jeder Zeit für das gesamte Gebäude zu erfüllen. Zudem bleiben bei einem Verzicht auf eine geeignete Unterteilung in Zonen die zahlreichen zwischen den einzelnen Räumen oder Gebäudeteilen stattfindenden Luftaustauschraten unberücksichtigt, und es wird so ein unrealistischer Außenluftwechsel für das Gesamtgebäude ermittelt. Zur Ermittlung der Luftaustauschraten zwischen einzelnen Zonen sind Messungen mit mehreren Indikatorgasen prädestiniert. − Konzentrationsabfall-Methode. Bei dieser am häufigsten angewandten Methode, der „Abklingmethode“, wird Indikatorgas vor Beginn der Messung in den Raum eingeblasen, gründlich verwirbelt und mit der Raumluft vermischt, so dass zu Beginn der Messung im gesamten Raum eine weitgehend gleichmäßige Indikatorgasanfangskonzentration vorherrscht. Durch von außen oder aus anderen Gebäudeteilen in den Messraum eindringende Luft und Abtransport des Luft-Indikatorgas-Gemisches erfolgt ein Konzentrationsabfall, der in Form von Konzentrations-Zeit-Messwertepaaren aufgezeichnet wird. Über die mathematische Auswertung dieser Messwerte lässt sich anschließend ein Durchschnittswert für den Luftwechsel n berechnen. Veränderungen von Randbedingungen während einer Messung, wie z.B. das Öffnen von Fenstern oder Türen und Witterungswechsel, können den Luftwechsel stark beeinflussen. Dies kann den Verlauf des Indikatorgas-Konzentrationsabfalls, der sich normalerweise zu einer exponentiell abfallenden Kurve ergibt, beeinflussen. Die Kenntnis der in den Raum eingeblasenen Indikatorgasmenge ist nicht notwendig. Sie hängt von der verwendeten Gasart, dem Volumen des Raumes und der gewünschten Größe der Anfangskonzentration ab. Die Anfangskonzentration sollte 90 bis 100% der MessbereichsObergrenze des eingesetzten Gasanalysators betragen. Für die Berechnung des Außenluft-Volumenstromes muss das Prüfraumvolumen bekannt sein, nicht aber zur Ermittlung des Luftwechsels n.

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

717

Da die zu Beginn der Messung im Prüfraum vorhandene Indikatorgasmenge nach einer begrenzten Zeit abtransportiert ist, eignet sich die Konzentrationsabfall-Methode am ehesten für Messungen von geringen bis mittleren Luftwechseln und für relativ kurze Messzeiträume. Auf die Konstant-Konzentrations-Methode sei in [347] verwiesen. − Nachteile des Messverfahrens. Der Hauptnachteil der Ermittlung des Luftwechsels über IndikatorgasMessungen liegt darin, dass aus Einzelmessungen im Grunde keine allgemeingültigen Aussagen über den Luftwechsel in einem Gebäude oder Gebäudeteil gemacht werden können, da die Messergebnisse zu stark von sich verändernden und nicht vorausberechenbaren Randbedingungen abhängen, wie u.a. der Windgeschwindigkeit und -richtung, den Innenraum- und Umgebungstemperaturen – und auch den Temperaturen in benachbarten Räumen. Sie sind deshalb nicht jederzeit reproduzierbar. Ein weiterer Nachteil der Indikatorgas-Methode ist, dass das für eine gleichmäßige Verteilung der Konzentration des Indikatorgases im Prüfraum erforderliche Mischen einen künstlichen Zustand erzeugt, der unter Umständen die Resultate beeinflusst. Bei längerfristigen Messungen wird z.T. unabhängig von der verwendeten Methode eine Verwirbelung durch im Raum aufgestellte Ventilatoren während der gesamten Messdauer notwendig sein, insbesondere wenn sich die Dichte des verwendeten Indikatorgases deutlich von der Dichte der Luft unterscheidet. Der Dichteeinfluss ist zu vernachlässigen, wenn die Gaskonzentration ausreichend klein gewählt wird. Zudem ist die Kenntnis des Luftwechsels eines Raumes nur sehr bedingt zur Abschätzung der Raumluftqualität und der durch Schadstoffe bedingten Risiken geeignet, da er keine Auskunft über die Luftverteilung und deshalb z.B. auch nicht über zeitliche und räumliche Schwankungen von Schadstoffbelastungen in einem Raum oder Gebäude gibt. Es lassen sich somit keine Aussagen über die Effizienz des Luftaustausches in unterschiedlichen Bereichen einer untersuchten Messzone ableiten. Von W. Raatschen in KI 1988 (H. 5 - 8) und anderen Autoren wird deshalb auch die Ermittlung des globalen Luftwechsels als Durchschnittswert für Räume oder gar ganze Gebäude in Frage gestellt. Der i.d.R. auftretende Luftaustausch zwischen Gebäudeteilen sowie das Wiedereintreten von Luft, z.B. in Folge von Kurzschlussströmungen an Gebäudeöffnungen, können bewirken, dass bei Messungen ein vom reinen Außenluftwechsel abweichender Gesamtluftwechsel erfasst wird. Trotz der genannten Probleme stellen Messungen mit diesem Indikatorgasverfahren letztlich die einzige praktisch verfügbare Möglichkeit dar, die auch in DIN EN 13 829 Erwähnung findet.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Über das Auswerteverfahren, Messaufbau, Messungen sowie die Fehlerbetrachtung ist auf die Originalarbeit von Maaß [347] zu verweisen. 7.6.4

Rechnerische Überprüfung des Luftwechsels

Für Gebäude bis 10 m Höhe findet sich in DIN 4701-1 „Regeln für die Berechnung der Heizlast von Gebäuden. Grundlagen der Berechnung“ unter Ziffer 5.4.1.8 ein rechnerischer Ansatz. Diese Norm wird abgelöst mit DIN EN 12 831 „Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast“. In beiden Normen ist die Berechnung der NormLüftungsheizlast gleich geblieben. Es wird daher mit den bekannten Formeln und Formelzeichen der beiden Normen hergeleitet: Für Gebäude bis 10 m Höhe

QL = Σ (a · l) · H · r · (ϑi - ϑe) worin bedeuten: a: l: H: r: ϑi: ϑe:

Fugendurchlasskoeffizient in m³/(mhPa2/3) Fugenlänge in m Hauskenngröße in WhPa2/3/(m³K) Raumkennzahl Norm-Innentemperatur in °C Norm-Außentemperatur in °C

Mindestwert der Norm-Lüftungsheizlast QL min = nmin · VR · c · ρ · (ϑi - ϑe) worin bedeuten: nmin: Mindestluftwechsel, nach DIN V 4108-6 für freie Lüftung 0,7 m³/(hm³) V nmin = VR VR: Raumvolumen in m³ V: Luftströmung durch Fugen in m³/h c: Spezifische Wärmekapazität der Luft in J/(kgK) ρ: Dichte der Luft in kg/m³

7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden

719

Hieraus: nmin · c · ρ = 0,7 m³/(m³h) · 0,34 W/(m³K) = 0,238 W/(m³hK) Somit, um den Mindestluftwechsel bzw. die vorhandene Fugenlänge zu überprüfen: QL ≥ QL min

Σ (a · l) · H · r Σ (a · l) · H · r Σl

Beispiel:

≥ nmin · VR · c · ρ ≥ 0,238 · VR 0,238 ≥ · VR in m a⋅H⋅r

Gegeben VR = 19 m³, nach DIN EN 12 831 Anhang C Fenster ohne Abdichtung, a = 0,6, windschwache normale Gegend, Reihenhaus H = 0,52, Raumkennzahl r = 0,9, vorhandene Fugenlänge Σ l = 10 m. Erforderlich sind

Σl≥

0,238 · 19 m = 16,1 m 0,6 ⋅ 0,52 ⋅ 0,9

vorhanden sind aber nur Σ l = 16,1 m, d.h. der erforderliche Mindestluftwechsel von nmin = 0,7 m³/(h·m³) wird unterschritten. Folge: Andere Fensterkonstruktion. Für Gebäude über 10 m Höhe Hierbei sind der Einfluss von Wind und thermischem Auftrieb zu berücksichtigen, abhängig vom Gebäudetyp: Geschoss-, Schachttyp. So gilt z.B. für den Lüftungswärmebedarf bei freier Lüftung beim Geschosstyp

QFLG = εGA · Σ (a · l) · H · r · (ϑi - ϑe) und für den Schachttyp QFLS = [εSA · Σ (a · l)A + εSN Σ (a · l)N] · H · r · (ϑi - ϑe) worin ε:

Höhenkorrekturfaktor nach den genannten Normen.

Für den Geschosstyp lautet dann z.B. die Beziehung: εGA · Σ (a · l) · H · r ≥ nmin · VR · c · ρ 0,238 Σl ≥ · VR in m ε GA ⋅ a ⋅ H ⋅ r

720

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Der Höhenkorrekturfaktor εGA bei Einzel- und Reihenhäuser beträgt nach DIN 4701-2: Höhe über Erdboden εGA

10 m

20 m

30 m

50 m

100 m

1,0

1,4

1,6

2,0

2,8

So verändert sich das Ergebnis des letzten Beispieles bei einer Gebäudehöhe von 20 m auf

Σl=

16,1 m = 11,5 m 1,4

auch hier ist der Mindestluftwechsel nicht eingehalten. Allgemein: Auch wenn unter diesen Umständen der Wunsch nach fugendurchlässigen Fenstern auf den ersten Blick gerechtfertigt erscheint, werden bei näherer Betrachtung schnell die erheblichen Schwachstellen durch die Berechnung offensichtlich, von denen zu allererst zu nennen wären: − die starke Schwankungsbreite der Fugendurchlasskoeffizienten (a-Werte) führt zu undefinierten Luftverhältnissen in Gebäuden, − die Anzahl der Fenster, d.h. die Fugenlänge, und nicht der tatsächliche Bedarf bestimmen das Maß der Zuluftversorgung. − eine Regulierbarkeit der Luftversorgung durch den Nutzer ist nicht möglich [352].

7.7 Möglichkeiten und Praxis der Bau-Thermographie Um Energieeinsparpotentiale besonders beim Altbaubestand zu erkennen, aufzuzeigen und damit den ersten Schritt zu ihrer Umsetzung einzuleiten, ist das Ziel von Messungen mit Hilfe der Infrarotthermographie. Die Bauthermographie kann angewandt werden zur Untersuchung von Gebäuden (Wohn-, Zweck-, Industriebauten) sowie von Ingenieurbauten (Brücken, Dämme). Das Funktionsprinzip: Jeder Körper, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (-273°C) liegt, strahlt Wärme in Form von Wärmestrahlung ab. Diese Wärmestrahlung hängt stark von der Temperatur dieses Körpers ab, die Strahlung

7.7 Möglichkeiten und Praxis der Bau-Thermographie

721

steigt mit der 4. Potenz der absoluten Temperatur: ∼ T4. Diese Strahlung kann mit geeigneten Detektoren erfasst und gemessen werden; bei InfrarotKameras wird nun mit einer geeigneten Abtastvorrichtung die von Körpern ausgesandte Wärmestrahlung punktweise erfasst und abgerastet (scannen) und auf einen Detektor gelenkt, der ein entsprechendes Signal auslöst. Mit diesem Signal wird dann auf einem Bildschirm ein entsprechendes Farboder Grautonbild erzeugt, das die empfangene Strahlung flächenhaft widerspiegelt (Eindetektorsystem). Dieses Wärmebild, das die Temperaturverteilung auf der Oberfläche des beobachteten Körpers widerspiegelt, nennt man „Thermogramm“. In der Regel muss dieser Detektor gekühlt werden, z.B. mit flüssigem Stickstoff (um - 196°C) um ein gutes Signal zu erhalten. Ebenfalls ist eine aufwendige und schnelle Elektronik mit zugehöriger Bildverarbeitungssoftware notwendig, um auswertbare thermische Bilder mit hohem Informationsgehalt zu erzielen. Bild 7.52. Seit einigen Jahren sind auch Kameras im Handel, die nicht mit einem einzelnen Detektor und einer aufwendigen Scanvorrichtung arbeiten, sondern die mit einer auf einem integrierten Schaltkreis aufgebrachten „Matrix“ von Detektoren ausgestattet sind. Diese Matrix besteht z.B. aus 256 x 256 = 65536 Detektoren und somit besteht das Bild auf dem Monitor aus einer entsprechenden Anzahl von Bildpunkten. Mit solchen Kameras können sehr schnell ablaufende Vorgänge beobachtet werden. Sie sind jedoch für den im Bauwesen interessierenden Temperaturbereich nicht allzu genau.

Bild 7.53. Schematischer Aufbau einer IR-Kamera (Flir).

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Neben der Temperatur spielt aber auch noch die Oberflächenbeschaffenheit des Körpers, dessen Temperatur man erfassen und messen will, eine Rolle. Dies drückt sich in der physikalischen Größe des Emissionsgrades ε aus, der bei einem idealisierten Körper, einen sogenannten „schwarzen Strahler“ genau den Wert „Eins“ hat. Bei realen Körpern liegt dieser Wert meistens bei etwa 0,85 bis 0,95, also nur unwesentlich unter 1. Lediglich bei Metallen mit blanker Oberfläche ist dieser Wert sehr klein. Solche Oberflächen (z.B. Aluminium, Edelstahl o.ä.) können dann thermographisch nicht mit ausreichender Genauigkeit betrachtet werden, da dann Störeinflüsse durch reflektierte Strahlung eine zu große Bedeutung erreichen. Randbedingungen: In der Regel erfolgt eine Thermographie der Gebäudehülle, wenn ein Wärmestrom von innen nach außen fließt, also in der kalten Jahreszeit. Die Temperaturdifferenz sollte mindestens 10 K betragen. Dann stellen sich detektierbare Temperaturunterschiede auf der Oberfläche der Bauteile ein, die thermographisch erfasst werden können. Die Thermographie kann grundsätzlich von außen (Außentermographie) und von innen (Innenthermographie) erfolgen. Vorteilhaft ist bei der Außenthermographie, dass sich schnell große Flächen untersuchen lassen. Nachteilig bei der Außenthermographie ist allerdings, dass sich auf der Außenseite, wegen des im Vergleich zu innen geringeren Wärmeübergangswiderstandes nur geringe Temperaturdifferenzen ausbilden. Dieser Sachverhalt ist in Bild 7.54 für zwei Wandaufbauten mit unterschiedlichen U-Werten graphisch dargestellt. Während außen nur eine Temperaturdifferenz von 1,2 K auftritt beträgt die Temperaturdifferenz innen 4,3 K.

Bild 7.54. Temperaturverläufe zweier Wände mit unterschiedlichem U-Wert.

7.7 Möglichkeiten und Praxis der Bau-Thermographie

723

Mit der Innenthermographie kann prinzipiell genauer gemessen werden. Dafür ist der Zeitaufwand für die Untersuchung einzelner Räume, Entfernen von Möbeln usw. deutlich höher. Es ist deshalb in der Regel empfehlenswert, zunächst eine Außenthermographie durchzuführen, um sich einen Überblick zu verschaffen und dann mit einer Innenthermographie Details genauer zu untersuchen. Bei hinterlüfteten Bauteilen, wie bei einer zweischaligen hinterlüfteten Außenwand, ist eine Außenthermographie unergiebig. Man kann dann nur von einer Innenthermographie Erkenntnisse erwarten. An die Durchführung der Thermographie werden viele Anforderungen gestellt. Diese sind detailliert in der „Richtlinie Bauthermographie“ aufgelistet. So soll bei starkem Regen bzw. durchfeuchteter Fassade nicht thermographiert werden, ebenso nicht bei starkem Wind. Um einen hohen thermischen Kontrast zu erzielen, soll das Gebäude gleichmäßig (Innentüren auf) und möglichst hoch erwärmt werden und zwar etwa 12 bis 24 Stunden vor der Messung, abhängig davon, ob leichte oder schwere Bauweise vorliegt. Die Thermographie, insbesondere die Außenthermographie soll bei Dunkelheit durchgeführt werden, um Störeffekte durch Sonneneinstrahlung zu verhindern. Prinzipiell können kurzwellige und langwellige Infrarotkameras verwendet werden, doch weisen langwellige Systeme deutliche Vorteile auf. In der Baupraxis liegt der zu untersuchende Temperaturbereich typischerweise zwischen - 10°C (Außenwand, im Winter) und etwa + 100°C (Heizkessel). In diesem Temperaturbereich beträgt die thermische Auflösung der heute auf dem Markt befindlichen Infrarotkameras bis zu 0,1 K oder sogar besser, was für die allermeisten Anwendungsfälle mehr als ausreichend ist. Ein prinzipielles Problem stellt bei der Temperaturbestimmung mittels Infrarotstrahlung, wie bereits erwähnt, der meist nicht genau bekannte Emissionsgrad ε der Oberfläche des Infrarotstrahlers dar. Deswegen können Absoluttemperaturen in der Praxis nicht allzu genau bestimmt werden, wohl aber Temperaturdifferenzen, auf die es in der Regel aber auch im Wesentlichen ankommt. Zur Anwendung: In der Gebäudehülle treten oft Schwachstellen auf, die als Wärmelecks bezeichnet werden. Großflächige Wärmelecks treten da auf, wo z.B. unterschiedliche Wandmaterialien verwendet werden. Eine häufig auftauchende Frage ist die Ursache von Feuchtigkeit und Schimmelpilzbildung auf der inneren Oberfläche von Außenwänden. Durch das Schadensbild lässt sich klären, dass z.B. Oberfläche Tauwasserbildung vorliegt, hervorgerufen durch die Wirkung der geometrischen

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Wärmebrücke in einem Inneneckbereich. Der Isothermenverlauf gleicht oft auch direkt dem Schadensbild, wie z.B. der Verfärbung durch Schimmelpilzbildung. Mit der Thermographie alleine, wie prinzipiell mit einer Temperaturmessung, können keine Rückschlüsse auf den relevanten Wärmedurchlasswiderstand 1/Λ geschlossen werden. Dies ist von Bedeutung für die sichere Positionierung einer Probenentnahme, um aufgrund dieser Materialbestimmung und der Wanddicke den Wärmedurchlasswiderstand rechnerisch ermitteln zu können. Damit kann dann ein Vergleich mit den Forderungen der DIN 4108-2 durchgeführt und festgestellt werden, ob ein Baumangel vorliegt oder nicht. In einem Thermogramm kann sich z.B. das Ausmaß der Durchfeuchtung einer an Erdreich grenzenden Wand zeigen. Bedingt durch die von außen eindringende Feuchte ändert sich in diesem Bereich das Wärmeleitvermögen des Wandmaterials drastisch und überlagert dort teilweise noch den Effekt der Wärmebrücke im Winkelbereich zwischen aufgehender Wand und Fußboden. Besonders Undichtigkeiten an Fenstern und Türen durch Leckagen können mit Hilfe der Thermographie sichtbar gemacht werden.

7.8 Energieberatung Die Energieberatung beschäftigt sich zum einen mit „Energie“, mit den Arten der Energieträger und ihren Vor- und Nachteilen. Daneben beinhaltet Energieberatung das Wort „Beratung“, die natürlich auf den einzelnen Verbraucher mit seinen speziellen Bedürfnissen zugeschnitten sein sollte. Neben den Energieeinsparmaßnahmen in privaten Haushalten sind diese natürlich in Wirtschaft, Industrie und städtischer Verwaltung denkbar. Dem Verbraucher sollte sein Verhalten bewusster gemacht werden. Zentrale Verbrauchs- und Informationsdisplays können ihn informieren, wenn er durch sein Verhalten für hohe Energieverbräuche sorgt [186]. Auf diesen Feldern wird Energieberatung benötigt. Der Fragebogen in Tabelle 7.18 hilft dem Bauherren bei der Erstellung einer Prioritätenliste für den Neubau.

7.8 Energieberatung

725

726

7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

7.9 Anforderungen an Wintergärten Ein Wintergarten ist ein in der Regel eingeschossiger verglaster Anbau. Als bautechnische Bestimmung ist DIN 1055 heranzuziehen. Durch Glasvorbauten, Trombé-Wände lässt sich der passive Solarenergieeintrag steigern. In der Energieeinsparverordnung fehlen Anforderungen an Wintergärten, wie sie die WSVO’95 formulierte. Durch geschlossene Glasvorbauten (Bild 7.55) können die Wärmeverluste an Gebäuden verringert werden. Voraussetzung aber ist, dass die Glasvorbauten unbeheizt sind. Beheizte Wintergärten können zwar die Wohnqualität erhöhen, sind aber i.a. große Energieverschwender [252].

Bild 7.55. Beispiel für einen Glasanbau zur Nutzung passiver Solartechnik [89].

Ausführliche Informationen zu Wintergärten enthält das VFF Merkblatt ES.02 des Verbandes der Fenster- und Fassadenherstellung Frankfurt/Main. Ein Wintergarten dient als Solarkollektor auch bei bewölktem Himmel fängt er am Tage die diffuse Solarstrahlung ein. Selbst im Winter ist die Temperatur im Wintergarten oft über 20°C, Bild 7.56. Der unbeheizte Wintergarten dient in der Nacht als Pufferraum. Er mindert die Wärmeabgabe des beheizten Gebäudes, Bild 7.56.

7.9 Anforderungen an Wintergärten

727

Bild 7.56. Thermische Zonen, Pufferräume [242].

7.9.1

Der unbeheizte Wintergarten, Neubau

Ist der Wintergarten unbeheizt und vom Hauptgebäude räumlich getrennt (Tür), werden keine wärmetechnischen Anforderungen gestellt. Er dient aber als Wärmepuffer (Bild 7.55) für die hinter dem Wintergarten liegenden Räume und kann dann nach dem Monatsbilanzverfahren nach DIN V 4108-6, Tabelle 3 berücksichtigt werden, wobei die geringeren Transmissionswärmeverluste der vom Wintergarten umschlossenen Außenbauteile durch einen Abminderungsfaktor berücksichtigt werden. Erfolgt die Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs nach dem für Wohngebäude vereinfachten Heizperiodenverfahren (EnEV Anlage 1 Tabellen 2 und 3) bleiben die Wärmegewinne des Wintergartens unberücksichtigt. Es ist jedoch zu Recht zu bezweifeln, dass solche Wintergärten auch langfristig unbeheizt bleiben. Die Praxis zeigt, dass der Großteil der Glasvorbauten später beheizt wird. Selbst wenn kein Anschluss zur Zentralheizungsanlage vorhanden ist, wird mit dann sehr großem Primärenergieverbrauch elektrisch beheizt, oder über längere Zeit die Tür zum Wohnraum und Glasvorbau geöffnet. Aus diesen Gründen sollte die „Wärmegutschrift“ nach DIN V 4108-6 generell entfallen. Es sollte überdies verboten werden, Wintergärten elektrisch zu beheizen, bzw. per Ventilatorkühlung zu kühlen [220]. 7.9.2

Der beheizte Wintergarten, Neubau

Der beheizte Wintergarten ist als Außenhülle des Gebäudes nach der EnEV § 3 zu berücksichtigen. Liegt der Fensterflächenanteil des Gebäudes inklusive Wintergarten unter 30%, kann der Nachweis nach dem vereinfachten Heizperiodenverfahren (EnEV Anlage 1 Tabellen 2 und 3) erfolgen, sonst muss dieser Nachweis bei einem Fensterflächenanteil über 30% nach dem Monatsbilanzverfahren durchgeführt werden.

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Ferner ist der sommerliche Wärmeschutz wegen der höchstzulässigen Sonneneintragskennwerte nach DIN 4108-2, Abschnitt 8, nachzuweisen. Der Wintergarten trägt wenig zur Reduzierung des Heizenergieverbrauchs bei. Zur Beheizung eines Wintergartens, um ihn frostfrei zu halten, wird wesentlich mehr Energie aufgewendet als durch den Wintergarten im Haus an Heizenergie gespart wird. Wegen des Kondensationsniederschlages auf der Innenseite der Verglasung werden Wintergärten beheizt, um das Problem in den Griff zu bekommen. Viele Wintergärten sind mit kälteempfindlichen Pflanzen ausgestattet oder als zusätzlicher Wohnraum ganzjährig genutzt und dann beheizt, was mit erheblichem Zusatzenergieverbrauch verbunden ist [244]. Ein Glasanbau kann als beheizt betrachtet werden – oder nicht. Dies ist in der EnEV nicht eindeutig geregelt und ist mit der zuständigen Behörde zu klären, solange im Baurecht des betreffenden Bundeslandes keine entsprechende Regelung getroffen wurde. 7.9.3

Nachträglicher Anbau eines Wintergartens an ein bestehendes Gebäude

Keine Anforderungen, wenn der Wintergarten unbeheizt ist. Als beheizter Wintergarten ist nach der EnEV § 8 bei einem Raumvolumen < 100 m³ zu beachten. Es wird dann nach der EnEV Anlage 3 Tabelle 1 ein vereinfachter Nachweis geführt, wobei die Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten nicht überschritten werden dürfen (Fenster und Fenstertüren 1,7 W/(m²K), Sonderverglasungen 2,0 W/(m²K), Bodenplatte gegen Erdreich 0,50 W/(m²K)). Diese Anforderung gilt unabhängig davon, mit welchen Bauprodukten und Bauteilen dieses Gebäudevolumen umhüllt ist. Dementsprechend muss bei einem Wintergarten für die transparenten Bauteile der Höchstwert für außen liegende Fenster und Fenstertüren und für den unteren Gebäudeabschluss der Höchstwert für Decken (in diesem Fall die Bodenplatte) gegen Erdreich eingehalten werden (z.B. selbsttätig wirkende Einrichtungen zur raumweisen Regelung, Dämmungen von Wärmeverteilungsleitungen). Die Anforderungen an die Heizungsanlage gemäß EnEV Abschnitt 4 sind einzuhalten. Bei der Erweiterung einer bestehenden Heizungsanlage gelten die Anforderungen nur für die neu eingebauten Anlagenteile. Liegt der Fensterflächenanteil über 30% ist zusätzlich nach DIN 4108-2 Abschnitt 8 der höchstzulässige Sonneneintragskennwert zu ermitteln. Alternativ ist gegenüber der Regelung nach EnEV § 7 ein ausführlicher Nachweis für Neubauten (auch für Wintergärten) jederzeit möglich. Bei einem Raumvolumen > 100 m³ ist für den Wintergarten ein eigenständiger Nachweis mit den Anforderungen für Neubauten nach EnEV

7.9 Anforderungen an Wintergärten

729

Anhang 1 Tabellen 2 und 3 durchzuführen. Sofern der Fensterflächenanteil über 30% liegt, ist zusätzlich der sommerliche Wärmeschutz durch Einhaltung des höchstzulässigen Sonneneintragskennwertes nach DIN 4108-2 Abschnitt 8 nachzuweisen. Die Regelungen nach EnEV § 7 können nicht beansprucht werden. Weist der Wintergarten ein kleineres Volumen von 30 m³ (EnEV § 8 Abs. 3) auf, so werden keine Anforderungen gestellt bis auf die Einhaltung der Anforderungen an die Heizungsanlage gemäß EnEV Abschnitt 4. 7.9.4

Allgemeine Hinweise

Wintergärten sind genehmigungspflichtig. In der Regel müssen dabei die Grenzabstandslinien eingehalten werden. Ein ganzjährig bewohnter Wintergarten erfordert in jedem Fall hochwärmedämmendes Glas. Glasanbauten nach Südost oder Südwest haben sich bewährt. Wintergärten mit reiner Südausrichtung sollten zum Schutz vor sommerlicher Überhitzung mit einer Beschattungs-Anlage ausgestattet sein. Für Dach- (Überkopf-) Verglasung ist Verbund-Sicherheitsglas vorgeschrieben. Oft ist im Dachbereich der Einsatz von Sonnenschutzglas sinnvoll. Während wir uns über mehr Licht in den Räumen freuen, bedeutet Glas für Vögel ein gefährliches, unsichtbares Hindernis. Für diejenigen, die hindurchfliegen wollen, wird es zur Todesfalle. Zum Schutz der Vögel ist es deshalb notwendig, Glas sichtbar zu machen und Spiegelungen zu verringern. Für Flächen, bei denen es nicht auf die Lichtdurchlässigkeit ankommt, eignet sich strukturiertes Ornamentglas, empfehlenswert ist auch aufgerauhtes, mattiertes Glas. Bei Glasflächen an Gebäuden können Aufkleber oder Glasbilder die Vögel warnen. Die Form des Symbols spielt dabei keine Rolle. Greifvogelsilhouetten erfassen die Kleinvögel nicht als Feind, sondern als Hindernis. Bei der Farbauswahl ist einerseits starker Kontrast wünschenswert, andererseits sind schwarze Aufkleber mit Vorsicht zu behandeln. Sie absorbieren besonders viel Wärme. Entsteht zur nicht abgeklebten Fläche ein zu großer Temperaturunterschied, kann das Glas sogar zerbrechen. Sinnvoll sind daher eher mehrere kleine als große Aufkleber. Statt des Vogelsymbols können auch geometrische Figuren abgebildet werden. Vorhänge, Girlanden, Topfpflanzen oder andere Gegenstände auf dem Fensterbrett o.ä. markieren ebenfalls ein Hindernis. Auch Kletterpflanzen sind hilfreich, sowohl wenn sie einen Wintergarten im Sommer etwas Schatten spenden als auch zur Fensterumrahmung. Wenn im Winter starke Temperaturschwankungen auftreten, muss sich eine Heizung im Glashaus schnell regeln lassen. Lüften lassen sich Glasanbauten am besten durch Öffnungen (Zuluftklappen, Türen, Schiebe-

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7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung in Konstruktion und Gestaltung

Elemente usw.) an der Frontseite und großzügige Abluftklappen im Dach. Aber effizient haben sich nur automatische Lüftungsanlagen erwiesen. Auf Beschattungs-Systeme ist nicht zu verzichten. Möglich sind innenund außenliegende Lösungen. Pflanzen können das Raumklima zusätzlich günstig beeinflussen, sie halten die Luft feucht und sauber. Holz wird beim Wintergartenbau häufig verwendet. Aluminium oder Kunststoff sind wartungsfreundlicher und langlebiger. Beheizte Wintergärten sind in keinem Fall das Ziel der Energieeinsparverordnung. Die Errichtung beheizter Glasanbauten sollte, besonders zur Vermeidung grober Energieverschwendung nur mit optimierten Produkten erfolgen. Im Sinne der EnEV sind unbeheizte Glasvorbauten vorzuziehen [404].

8 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung auf die energiewirtschaftliche Beurteilung von Heizungsanlagen, Lüftung, Trinkwassererwärmung

8.1 Allgemeines Die EnEV verknüpft Gebäude- und Anlagentechnik. Verbesserter Wärmeschutz und effiziente Anlagentechnik sind gleichberechtigte Maßnahmen. Die EnEV „belohnt“ somit den Einsatz einer optimierten Anlagentechnik mit Nachlässen beim baulichen Wärmeschutz. Die Größe des Fensterflächenanteils wird jedoch durch die Einhaltung der Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2 begrenzt. Oftmals erfüllt man durch die Wahl einer effizienten Anlagentechnik das Anforderungsprofil der EnEV mit einem günstigeren Preis-Leistungsverhältnis als durch den Einsatz einer besonderen Wärmedämmung. Untersuchungen zeigen, dass der Architekt bei entsprechendem Einsatz einer energieeffizienten Heizungstechnik mehr Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Gebäudehülle erhält. Als gleichwertig auf die prozentuale Energieeinsparung sind die Wärmedämmung und Heizungsmodernisierung zu bewerten, nicht jedoch, was die Kosten betrifft. Im Gebäudebestand liegt das größte Einsparpotential an Primärenergie; der Gebäudebestand repräsentiert 95% des Energiebedarfs bei 77% der Gesamtwohnfläche. Energieeinsparungen können mit baulichen und heiztechnischen Maßnahmen erreicht werden. Beide Wege sind erfolgsträchtig. Sie sind in der Vergangenheit beschritten worden und müssen, wenngleich sie verschiedenen Gewerken und Branchen angehören, gemeinsam weiterentwickelt werden. Leider ist in der Vergangenheit der Dialog zwischen beiden Branchen nicht immer objektiv und intensiv genug geführt worden. Es muss der Heizungsbranche klar sein, dass auch die beste ölgefeuerte oder gasgefeuerte Heizungsanlage nicht effektiv arbeiten kann, wenn der Wärmeschutz uneffektiv ist. Umgekehrt wird baulicherseits nicht in Abrede gestellt, dass auch die Heizungsbranche durch Verbesserungen bei der Wärmeerzeugung, bei der Wärmeleitung im Gebäude und bei der Heizungsregelung

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

erheblich zur Energieeinsparung beitragen kann. Beide Branchen müssen, wenn optimale Gesamtanlagen zustande kommen sollen, zusammenarbeiten. Energieeinsparung mit integriertem Umweltschutz sollte das Anliegen beider Branchen sein. Jede Branche kann hierzu im Neu- und Altbaubereich ihren spezifischen Beitrag leisten [172]. Der Ingenieur für Gebäudetechnik möchte nicht mehr für die bauphysikalische Unvollkommenheit der Gebäude durch große enorm energieverzehrende Anlagen gegen die Natur „kämpfend“ ausgleichen. Alleingänge von Bautechnikern und Anlagenbauern führen nicht zum Ziel, deshalb die Forderung nach „Integraler Planung“. Die Simulationswerkzeuge zur Beurteilung der verschiedenen Einflussfaktoren und Maßnahmen existieren und werden laufend vervollkommnet [273]. Wichtige Entscheidungen für die Gebäudetechnik fallen bereits bei Planung und Gebäudeentwurf an: Leitungslängen optimieren, räumliche Zuordnung von Küche, Bad, WC; Standort des Kessels möglichst im beheizten Gebäudebereich, eventuell unter dem Dach. Einfache Anlagenkonzepte entwickeln. Die Versorgungsleitungen müssen bereits in der frühen Gebäudeplanung berücksichtigt werden, um kurze Leitungslängen sicherzustellen. Hier muss der Informationsfluss zwischen Architekt und Fachingenieur früher und vernetzter einsetzen [186]. Der Anlagenplaner muss von dem Ziel abkommen, möglichst viel Technik ins Gebäude planen zu wollen. Hier gilt in besonderem Maße der Grundsatz: Weniger ist mehr. Wichtig ist, dass die Gerätetechnik vom Nutzer verstanden und akzeptiert wird. Freude an der Technik und ein gutes Gefühl sind kaufentscheidend. Die Brennwerttechnik entwickelt sich zunehmend zum StandardHeizungssystem. Die Mehrkosten gegenüber Niedertemperatur-Wärmeerzeugern fallen kaum mehr ins Gewicht. Der hohe Nutzungsgradvorteil wird durch die EnEV honoriert. Verteilungsverluste von Wärmeerzeugern, Speichern und Verteilungsleitungen werden nur dann als Verluste bewertet, wenn sie keine Heizwärmegewinne darstellen. Die Wärmedämmung der Armaturen in den Heizungs- und Warmwasserversorgungsanlagen muss verbessert werden. Hier treten immer noch sehr große Verluste auf. Auch Lüftungsleitungen benötigen gute Dämmungen [186]. Eine Aufstellung des Wärmeerzeugers oder die Installation der Verteilungsleitungen außerhalb der beheizten Gebäudehülle führen deshalb immer zu relativ hohen Verlusten. Empfehlenswert ist daher die Aufstellung des Wärmeerzeugers und Speichers in der beheizten Gebäudehülle, d.h. wohnraumnah, z.B. im Hausarbeits-, Technikraum innerhalb der Gebäudehülle. Anordnung der

8.1 Allgemeines

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Wärme- und Warmwasserverteilungsleitungen innerhalb der beheizten Gebäudehülle. Bei neu zu errichtenden Gebäuden dürfen grundsätzlich alle im europäischen Binnenmarkt zulässigen Heizkessel eingesetzt werden. Somit ist es möglich, bei neu zu errichtenden Gebäuden auch Standardheizkessel (Geräte mit vergleichsweise schlechter Energieeffizienz) einzubauen. Ein alter Heizkessel arbeitet in der Regel mit konstant hohen Temperaturen. Mit den Abgasen wird ständig Energie durch den Schornstein geleitet. Die Betriebstemperatur ist nicht optimal, so dass in der Regel mehr Wärme als nötig erzeugt wird. Aufgrund einer mangelhaften Kesseldämmung geht ein großer Teil der Energie durch Abstrahlung verloren. Bei Einsatz eines Heizkessels im Gebäudebestand wird gefordert, dass diese Kessel dem Stand der Niedertemperatur- oder Brennwerttechnik entsprechen müssen. Die Wahl des Aufstellungsortes entscheidet über die Einordnung der Abstrahlungsverluste von Wärmeerzeugern und Warmwasserspeichern als Verlust- oder Nutzwärme. Aus energetischer Sicht ist die Aufstellung des Wärmeerzeugers in der beheizten Zone (z.B. Hauswirtschaftsraum im EG) vorteilhaft. Wird das Gebäude unterkellert, erfolgt die Aufstellung der Anlagentechnik oft in diesem Bereich. Ist der Keller als unbeheizt definiert, ergibt sich ein deutlich höherer Wärmebedarf (Heizlast), der durch eine Warmwasserzirkulationsringleitung, die häufig als Komfortausstattung anzutreffen ist, weiter angehoben wird. Bei Aufstellung des Wärmeerzeugers und Warmwasserspeichers im Keller, ist die Abstrahlungswärmeleistung als Verlust zu rechnen. Der Heizungskeller hat seinen Sinn verloren [186]. Bei Aufstellung im Dachraum hängt es davon ab, ob sich in der Nähe des Wärmeerzeugers zu beheizende Räume befinden und das Dachgeschoss genutzt oder nicht genutzt wird. Ergas-Brennwerttechnik in Dachaufstellung weist die günstigsten Jahresgesamtkosten auf. Diese Überlegungen sind auch zu übertragen auf die Aufstellung von Nah- und Fernwärmeübergabestationen einschließlich von Warmwasserspeichern, die Abstrahlungsverluste in Größenordnungen von etwa 1% der installierten Übergabeleistungen aufweisen. Veränderungen beim Kesselaustausch wirken sich auch auf den Schornstein aus. Meist muss der Schornsteinquerschnitt verringert werden, wenn ein Niedrigtemperaturheizkessel mit niedrigem Abgastemperaturen den alten ersetzt. Ein Brennwertkessel darf nur mit einem feuchteunempfindlichen Abgassystem betrieben werden. Der Schornstein muss mit zugelassenen Rohren aus Kunststoff, Keramik oder Glas ausgekleidet werden, damit das im Schornstein entstehende Kondensat ohne Schaden anzurichten abfließen kann.

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Sparsamer Energieeinsatz und Schonung der Umwelt sind die wesentlichen Anforderungen an eine zeitgemäße Heizungsanlage. Durch die Reduzierung der Verluste bei der Wärmerzeugung und -verteilung konnte in den vergangenen Jahren ein bedeutender Teil an Heizenergie eingespart werden. Die Weiterentwicklung der Kesseltechnik – niedrige Betriebstemperaturen, verbesserte Wärmedämmung und neuzeitliche Regeltechnik – hat die Abgas- und Bereitschaftsverluste deutlich gesenkt. Daher erzielen neuzeitliche Heizkessel erheblich höhere Nutzungsgrade als ihre Vorgänger. Wie wirkt sich nun die Änderung des verordneten Rahmens der EnEV auf die Heiz- und Raumlufttechnik aus? Mit welchen Anlagen müssen wir die künftig hochgedämmten und dichten Gebäude ausrüsten? Ändern sich die Auslegungsgrundsätze? Müssen neue Komponenten entwickelt werden? Für den zukünftigen Wohnbau wird sich voraussichtlich folgende Reihenfolge in der Häufigkeitsverteilung der eingesetzten Primärenergie bzw. Wärmeerzeugersysteme einstellen: − − − − − − −

gasgefeuerte Zentralheizungsanlage, ölgefeuerte Zentralheizungsanlage, Fern- und Nahwärmesysteme, gasgefeuerte Etagen- (Stockwerks-) Heizungsanlagen, Elektro-Einzelspeicherheizung, Elektro-Wärmepumpenheizung, Elektro-Direktheizung, dies erfordert aber nach dem derzeitigen Stand der EnEV eine Gebäudeausführung auf Passivhausniveau.

Analysen und Studien scheinen zu zeigen, dass im Niedrigenergiehaus im Hinblick auf die Beheizung andere Verhältnisse vorliegen als im Normalfall. Hier könnte die direkte Elektroheizung unter Umständen sogar weniger Primärenergie verbrauchen als eine herkömmliche Öl- oder Gasheizung. Dass eine elektrische Direktheizung auch wesentlich geringere Investitionskosten erfordert, wird als unstrittig angesehen. − Elektro-Zentralspeicherheizung, − Regenerative Energien wie Sonnenenergie, Biomasse und Holz werden auch in der nächsten Zeit nur einen relativ geringen Anteil an der Wärmeerzeugung aufweisen.

Die Aufstellung eines Ergas-Brennwertkessels z.B. in wandhängender Ausführung im Dachbereich hat sich in den letzten Jahren mehr und mehr

8.1 Allgemeines

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durchgesetzt, weil durch den Verzicht auf den Schornstein Baukosten gespart werden können. Zudem besteht dadurch die Möglichkeit, eine Solaranlage ohne größere bauliche Maßnahmen im Gebäude nachzurüsten. Bei Wohnungen in Mehrfamilienhäusern mit dezentraler Wärmeversorgung reichen nach einer Modernisierung oft schon geringe Leistungen aus. Für diesen Einsatzbereich stellt die 6 und 10 kW-Klasse der Heizthermen (Thermoblock) eine ideale Lösung dar. Der Warmwasserbedarf sollte kein Auslegungskriterium für die Anlagengröße sein. Durch den Anschluss an ein Nahwärmesystem, das z.B. mit ErdgasBrennwerttechnik betrieben wird, kann ebenfalls auf einen Schornstein verzichtet werden. Zudem reduzieren sich auch die betriebsgebundenen Kosten. Bei einer Variante dieses Systems kann die Wärme in der Grundlast durch ein gasbetriebenes Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt werden. Die darüber hinaus erforderliche Wärme wird durch ErdgasBrennwerttechnik produziert. Der anfallende überschüssige Strom wird nach Verbändevereinbarung in das Netz der jeweils zuständigen EVU eingespeist. Die Aufstellung eines ölgefeuerten Heizkessels und des Öllagerbehälters erfolgt in der Regel in einem eigens dafür vorgesehenen Raum im Kellergeschoss. Für dieses System ist ein Schornstein oder eine Abgasleitung erforderlich. Mit einer monovalenten Wärmepumpe wird dem Erdreich z.B. mittels Erdspieß Umweltwärme entzogen, die in Verbindung mit Niedertemperatur-Heizungen hohe Leistungszahlen erwarten lassen. An kalten Tagen muss mit einem elektrischen Heizstab die Wärmepumpe unterstützt werden. Um eine möglichst hohe Jahresarbeitszahl zu erreichen, wird z.B. als Heizfläche eine Niedertemperatur-Fußbodenheizung ausgewählt. Die Warmwasserversorgung kann z.B. dezentral mittels elektrischer Durchlaufwasserheizer erfolgen. Auf Zirkulationsleitungen sollte verzichtet werden. Über solche, aus den Rechenansätzen der EnEV sowie DIN V 4701-10 resultierende Erkenntnisse hieraus ist es empfehlenswert, konkrete Produkt-Kennwerte im Nachweis zu berücksichtigen. Die Standard-Werte in DIN V 4701-10 orientieren sich am unteren energetischen Durchschnitt des Marktniveaus und führen somit zu ungünstigen Ergebnissen. Im Stadium der Vorplanung kann es sich allerdings auch als durchaus sinnvoll erweisen, bei der Berechnung zunächst die Norm-Werte heranzuziehen, um so „auf der sicheren Seite“ zu liegen. Für den Standard der EnEV wird heute überwiegend die PumpenWarmwasserzentralheizungsanlage im geschlossenen Kreislauf mit Umwälzpumpen weiterhin die energetisch günstigsten Werte aufweisen, sie zeichnen sich durch eine große Angebotsvielfalt und einen hohen Marktan-

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

teil aus. Die Auslegungstemperaturen der Heizkreise liegen heutzutage meist bei 55°C Vorlauftemperatur und 45°C Rücklauftemperatur, um die Verluste im Rohrnetz zu senken. Luftheizungen finden keine nennenswerte Verbreitung. Auch künftig werden sie sicherlich nur bei Einsatz von mechanischen Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung verwendet werden. Dies resultiert nicht nur aus der deutlich schlechteren Wärmespeicherung des Wärmeträgermediums und des erforderlichen hohen Kanalquerschnitts, sondern auch aus den häufig damit verbundenen akustischen Problemen durch das Übertragen von Körper- und Luftschall. Bei Luftheizungssystemen mit Wärmerückgewinnung muss gewährleistet werden, dass die Lüftung unabhängig von der Raumheizung betrieben werden kann. Die heute vielfach noch belächelte Wohnungslüftung wird zur Selbstverständlichkeit werden. Der Sinn liegt in der Schaffung guter Wohnqualität und dem Schutz der Bausubstanz mit der Option der Energieeinsparung. Lüftungsanlagen müssen sich automatisch abschalten können, wenn der Nutzer die Fenster öffnet, oder wenn die Außenlufttemperatur über 10°C ansteigt [186]. Auf Interesse stößt immer wieder die Wärmepumpentechnik, wenngleich deren Planung und Auslegung nur sehr erfahrenen Fachplanern überlassen werden sollte. Monovalente alternative Heizungssysteme, wie z.B. Wärmepumpen- oder Solarheizungen lassen sich jedenfalls für Einfamilienhäuser mit erhöhtem Dämmstandard sinnvoll dimensionieren und betreiben. Die Wirtschaftlichkeit erscheint allerdings noch fraglich. Für die Elektro-Wärmepumpenanlage mit elektrischen Durchlaufwasserheizern ist mit erheblich höheren Betriebskosten zu rechnen. Wenn Solaranlagen für die Warmwasserversorgung in die Anlage eingebunden werden, müssen sie groß genug sein, damit der Kessel sicher für 4 bis 6 Monate im Jahr abgeschaltet werden kann, sonst ist die Anschaffung energetisch nicht sinnvoll, da der Kessel im unteren Teillastbereich sehr schlechte Wirkungsgrade besitzt. Der Gedanke, die elektrische Direktheizung auszuweiten, ist provozierend, da eine solche Art der Raumheizung aus verschiedenen Gründen derzeit unerwünscht ist. Zum einen verträgt sie sich – zumindest auf den ersten Blick – wegen des hohen Primärenergieaufwandes nicht mit politischen Zielen, wie Energieeinsparung und CO2-Minderung. Zum anderen kann sie zu kostenträchtigen Verformungen der Lastverläufe für die Energieversorgungsunternehmen führen. Dennoch ist der Gedanke nicht unkonventionell, weil diese Art der Beheizung es ermöglicht, die gesamten Investitionen eines herkömmlichen Hausheizungssystems (Kessel, Bren-

8.1 Allgemeines

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ner, Ölbehälter, Rohrleitung, Raumheizflächen) einzusparen. Dies könnte vor allem dort interessant sein, wo diese Investitionen im Verhältnis zum Jahresbedarf an Wärme besonders hoch sind, nämlich im Bereich der Einfamilienhäuser. Außerdem lässt die weitere Verfolgung dieses Gedankens eine interessante Verknüpfung mit der Fernwärmeversorgung zu. Der Energieträger Strom wird aller Voraussicht nach bei kleinen Gebäuden (z.B. Einfamilienhäuser) in einen stärkeren Wettbewerb zu Erdgas treten mit entsprechenden Rückkopplungen auf das installierende Handwerk. Schon jetzt kümmert sich das Elektrohandwerk um die Lüftungsanlagen in Wohnungen! Nachtspeicher- und Strom-Direktheizungen können mittelfristig in Niedrigenergiehäusern konkurrenzfähig werden. Insgesamt ist mit einer Verschiebung der Wertschöpfung von der Heizungsseite (generell kleinere Heizungsanlagen) auf die Lüftungsseite (Bedarf nach mechanischer Lüftung) zu rechnen. Auch erneuerbare Energietechnologien wie Solaranlagen und neue, FCKW-freie Wärmepumpen werden voraussichtlich durch die Forderungen der EnEV profitieren. Mittelfristig kann das zu ganz anderen Anlagenkonzeptionen führen. Die elektrische Direktheizung lässt sich unter bestimmten Bedingungen wirtschaftlich gestalten. Die wesentlichen Bedingungen sind, − dass die Gebäude nach der Energieeinsparverordnung oder mit noch besserer Wärmedämmung errichtet sind, − dass es sich vorzugsweise um kleinere Wohngebäude (Einfamilienhäuser) handelt, − dass bei diesen Gebäuden auf den Einbau einer herkömmlichen Heizungsanlage verzichtet wird und − dass es mit der modernen Gasturbinentechnik heute möglich ist, Kraftwerksleistung mit außerordentlich niedrigen Investitionen zu erstellen.

Dieses Ergebnis beruht bei der Stromerzeugung nicht – wie herkömmliche Kostenbetrachtungen zur Elektroheizung (Direktheizung, Speicherheizung) – auf Zuwachskostenüberlegungen, sondern unterstellt, dass speziell für diese Heizungsart Kraftwerke errichtet und mit niedriger Ausnutzungsdauer betrieben werden müssen. Wenn man somit davon ausgehen kann, dass das zur ElektroDirektheizung errichtete System sich wirtschaftlich selbst trägt, lässt sich aus diesem System sehr kostengünstig Wärme auskoppeln. Die einzigen Kosten, die hier anfallen, sind die aus den zusätzlichen Investitionen resultierenden Festkosten, und diese liegen in der Größenordnung von 8 Euro/MWh bei der Benutzungsdauer von 2000 Stunden je Jahr. Die vorgenannten Kosten liegen deutlich niedriger als die Kosten der Wärme aus

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Großkraftwerken der öffentlichen Stromversorgung. Mit den hier vorgestellten Kraftwerken neuerer Art, könnte der Fernwärmeversorgung überall dort, wo kostengünstige Wärmequellen fehlen, neuer wirtschaftlicher Auftrieb gegeben werden. Der Vorteil der hier vorgeschlagenen Kombination von Fernwärme und Elektro-Direktheizung liegt in der damit verbundenen Möglichkeit zur Kostensenkung. Vor dem Hintergrund des in der Elektrizitätswirtschaft sich ankündigenden verstärkten Wettbewerbs und der mit sinkenden Strompreisen schwindenden Basis für wirtschaftliche Kraft-WärmeKopplung ist dies für die Fernwärmewirtschaft ein Anliegen von erheblicher Bedeutung. Das Konzept ermöglicht es, die Kraft-Wärme-Kopplung stromseitig auf einen Bedarfssektor abzustützen, in dem auch weiterhin hohe Stromgutschriften möglich sind. Die hier aufgezeigten Eckwerte einer Grobkalkulation lassen überdies erkennen, dass ein gewisser Spielraum besteht, der es zulässt, die Kosten den beiden Produkten Fernwärme per Draht und Fernwärme per Rohr individuell zuzuordnen. Eine Fernwärmeversorgung ist nicht unbedingt auf einen Wärmebeschaffungspreis von 8 Euro/MWh angewiesen. Sie kann in den meisten Fällen auch noch mit 10 oder 15 Euro gut zurechtkommen. Dies öffnet die Möglichkeit, den Direkt-Heizstrom etwa unterhalb des rechnerisch angelegten Preises anzubieten. Der Preis für den Direkt-Heizstrom würde in jedem Falle mit 20 Cent/kWh oder etwas weniger auf einem Niveau liegen, das für den Kunden erhebliche Anreize bietet, auf sparsamste Weise mit der elektrischen Energie umzugehen. Bei der Tarifgestaltung dürfte allerdings der Arbeitspreis nicht höher sein als derjenige des Haushaltsstromes, damit für den Kunden kein Anreiz entsteht, auf einen Wärmebezug aus der Steckdose auszuweichen. Um das Soll-Niveau des Heizstrompreises einzustellen, könnte ein entsprechender Grundpreis eingeführt werden. Erwähnt sei aber, dass das hier beschriebene System noch in keiner Weise optimiert ist. Die Elektroheizung hat sich in der Vergangenheit nur in der Form der Nachtstrom-Speicherheizung durchsetzen können, wobei für ihre Anwendung als notwendige Voraussetzung galt, dass die Gebäude deutlich besser wärmegedämmt sein mussten als nach dem Standard der 60er und 70er Jahre. Auch mit dieser Voraussetzung rechnete sich die NachtstromSpeicherheizung nur auf der Basis einer Zuwachskostenkalkulation und erforderte technische Vorkehrungen (Laststeuerung per Rundsteueranlage), um diese Zuwachskostenkalkulation zu ermöglichen. Dass sich heute die Chancen der Elektroheizung anders darstellen, hat folgende Gründe: − Mit der Energieeinsparverordnung wird ein Wärmedämmstandard für Neubauten vorgeschrieben, der das, was seinerzeit bei erstmaliger Ein-

8.1 Allgemeines

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führung der Nachtstrom-Speicherheizung als notwendig erachtet wurde, weit übertrifft. Der Wärmebedarf der Gebäude ist damit soweit zurückgegangen, dass man sie wirtschaftlich elektrisch beheizen kann, und zwar zu Strompreisen, die deutlich höher sind als die Preise des Haushaltsstromes. Komplizierte und teure Geräteausstattung (Speichergeräte) können dabei ebenso wegfallen, wie die herkömmlichen Zentralheizungssysteme auf Wasserbasis. − Die neuzeitliche Gasturbinentechnik ermöglicht es heute, in Verbindung mit dem Einsatz von Erdgas, elektrische Energie außerordentlich kostengünstig zu erzeugen. Auf der Basis dieser Gegebenheiten eröffnet sich für bestehende oder auch neu zu errichtende Fernwärmeversorgungen eine neue Möglichkeit der Beschaffung kostengünstiger Wärme, auf die diese Systeme dringend angewiesen sind. Daher ist es gerechtfertigt, den alten Gedanken einer Koppelung von Fernwärmeversorgung und Elektroheizung heute erneut aufzugreifen [323]. Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) als gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Elektrizität trägt aufgrund des hohen Wirkungsgrades tendenziell zur Senkung der Energiekosten beim Anwender bei, verringert aber auch die spezifischen klimarelevanten Emissionen und schont Energieressourcen. Eine weitere Herausforderung der Geräteindustrie ist die Entwicklung einer serienreifen Brennstoffzelle für die autarke Wärme- und Stromerzeugung im Hausbereich. In ferner Zukunft ist denkbar, eine solche Brennstoffzelle mit Wasserstoff zu betreiben, der durch elektrischen Strom aus Solarzellen auf dem Dach erzeugt wird. Bis dahin ist allerdings noch ein weiter Weg. Da sich auch die bisher herausgebildete regenerative Wärmetechnik z.Zt. im allgemeinen lediglich für Insellösungen oder Zusatzheizsysteme eignet, bleibt die autarke Wärmeversorgung auf breitem Einsatzgebiet bis auf weiteres den fossilen Energieträgern vorbehalten. Der modulierende Brennerbetrieb ist bei kleinen Anlagen etabliert, wodurch eine weitere Effizienzsteigerung bei den Wärmerzeugern möglich ist. Das gesamte Heizsystem sollte wegen der geringeren Volumenströme mit einem hohen Maß an die Genauigkeit hydraulisch abgeglichen sein, Heizungsvorteilsysteme mit schnellem Reaktionsvermögen auswählen, d.h. geringe thermische Masse von Leitungen und Heizflächen sowie flinke Regelungen. Eine solche Begrenzung ist z.B. in ihrer einfachsten Form als witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung vorgeschrieben und üblich. Allerdings kann ein Regler nicht besser arbeiten, als er eingestellt ist. Über-

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

höhte Heizkurven sind leider eher die Regel als die Ausnahme. Bei einer überhöhten Heizkurve kann ein Heizkörper eine zu hohe Leistung abgeben, die örtliche Raumtemperaturregelung z.B. durch Thermostatventile erfordert eine so hohe Volumenstromdrosselung, dass die Thermostate überfordert werden. Zudem besteht ein hohes Energieverschwendungspotential z.B. für den Fall, dass durch ein geöffnetes Fenster Kaltluft auf den Thermostaten fällt. Wenn in der Praxis Regler überhaupt eingestellt werden, dann häufig auf den Auslegungsfall. Diese Einstellungen werden jedoch dem Teillastbereich nur selten gerecht [189]. Die Aufteilung einer Anlage in mehrere Heizkreise mit eigener Regelung (z.B. in Nord- und Südfassade) ist im Regelfall unsinnig, weil der Außentemperaturfühler ohnehin unbesehen an der Nordseite des Gebäudes angebracht wird. Eine Aufteilung in mehrere Heizkreise wird nur dann sinnvoll, wenn sonst hydraulisch nicht mehr beherrschbare Anlagen entstehen würden, wenn unterschiedliche Nutzergruppen vorliegen oder wenn unterschiedliche Heizflächen-Systemtemperaturen vom gleichen Wärmeerzeuger versorgt werden. Die Energieverteilung im Gebäude ganz allgemein wird ein Feld für Neuentwicklungen von Rohrleitungssystemen darstellen, dies gilt auch für das Gebiet der Regelungstechnik [128]. Es ist eine bekannte Tatsache, dass der Energieverbrauch eines Gebäudes maßgeblich vom Verhalten der Nutzer abhängt. Von den Heizkostenabrechnungs-Firmen wird eine Spannbreite der Verbrauchswerte im Verhältnis von 1 : 3 für gleichartige Wohnungen als nicht ungewöhnlich angesehen. Unter diesem Blickwinkel bietet es sich an, das Nutzerverhalten durch die Anlagenauslegung, besonders aber durch regelungstechnische Maßnahmen in enge Grenzen zu verweisen. Andererseits dürfen diese Grenzen aber auch nicht zu eng gezogen werden, weil dies zur Unzufriedenheit der Nutzer führt. Auch der Planungsablauf beim Gebäudeentwurf muss der Notwendigkeit des energiesparenden Bauens gerecht werden. Bisher plante der Architekt vorwiegend unter gestalterischen Gesichtspunkten. Der Entwurf größerer Bauten wird in Preisgerichten unter gestalterischen und städtebaulichen Gesichtspunkten gewertet und prämiert. Erst bei der Umsetzung des Entwurfs in die Ausführungsplanung, muss sich der Architekt mit dem Energieverbrauch des Gebäudes auseinandersetzen. Dann sind jedoch meist nur noch „Heilmaßnahmen“ durch bessere Bauteile möglich. Bereits in den Auslobungsunterlagen müssen künftig Energieverbrauchszielvorgaben festgeschrieben werden. Ein Kolloquium sollte dem planenden Architekten notwendige Hinweise auf Energiekonzepte geben. Die Vorprüfung muss das Erreichen der Energieverbrauchszielvorgaben bewerten. Das

8.1 Allgemeines

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Preisgericht sollte bei den Fachpreisrichtern neben dem Architekten auch mit einem Bauphysiker bzw. Energietechniker besetzt sein. In der Entwurfs- und in der Realisierungsphase sollte die Einschaltung eines Bauphysikers in der Honorarordnung HOAI zwingend geregelt werden [186]. Wenn darüber hinausgehende Komplexbetrachtungen des Energiehaushaltes von Gebäuden im Einzelfall erfolgten, ist dies begrüßenswert und zu empfehlen. Dabei ist die integrale Betrachtung durch den Entwerfer, Bauphysiker und Anlagentechniker erforderlich. In der Praxis finden jedoch energetische Belange im Entwurfsprozess meist zu geringe Beachtung und die EnEV erweist sich in der Mehrzahl aller Fälle als unabdingbares Instrument, wenigstens einen gewissen Standard sicherzustellen. In vielen Fällen beginnt – wie im Rahmen der „Integralen Planung“ gewünscht – die Mitarbeit der Fachfirmen für Heizungs- und Klimatechnik bereits beim konzeptionellen Entwurf des Architekten. Nutznießer dieser frühzeitigen Zusammenarbeit sind die Bauherren und Betreiber, infolge optimierter Bau- und Betriebskosten. Bei Büro- und Geschäftshäusern aller Art, Freizeitparks, Liegenschaften usw. werden selbstverständlich die ganzjährig erforderlichen energetischen und stofflichen Aufwendungen in die Betrachtungen einbezogen. Die Konzeptentwicklung erfolgt auf der Grundlage der zeitgleich auftretenden Lastverläufe (Heizwärmebedarf, Kältebedarf, Elektrobedarf usw.). Die Änderung in den Forderungen der Energieeinsparverordnung hat eine Reduktion des Leistungsbedarfs der Heizungsanlage zur Folge, was aber nicht gleichbedeutend ist mit einer proportionalen Abnahme des Umfangs der Gebäudetechnik. Sie wird sich zunächst von dem althergebrachten Versorgungsgedanken lösen, die Konzeption beginnt mit der Nutzenübergabe im Raum. Darauf sind die Energieerzeugung und die Energieverteilung abzustimmen. Das bedeutet aber für jeden Anwendungsbereich (Anwendungsfall), dass unterschiedliche Konzepte entstehen. Der Planungsaufwand in der Konzeptionsphase wird stark ansteigen. Das wiederum wird Auswirkungen in der Praxis der Vergabe von Aufträgen für die Gebäudetechnik haben. Es wird von dem reinen Submissionswettbewerb zu einem am Nutzer und andere Nutzung des Gebäudes orientierten Ideenoder Entwurfswettbewerb führen. Die Ingenieurarbeit in der Konzeption wird eine höhere Bewertung finden [128]. Durch die starke Reduktion des Leistungsbedarfs wird der Anlagenplaner gezwungen werden, sorgfältiger auch auf die ebenfalls starken Änderungen der Bedürfnisse und Wertvorstellungen der Nutzer der Gebäudetechnik einzugehen. Der erhoffte Einsparungseffekt wird sich bei Büro-, Verwaltungs- und ähnlichen Gebäuden nicht einstellen. Die Größenordnung wird eher bei

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

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15% als bei den erwarteten 30% liegen. Grund: Nicht ausreichend berücksichtigte innere Wärmelasten, Überheizung in Übergangszeiten und die ohnehin bereits jetzt sehr solide Wärmedämmung solcher Gebäude. Legt man einen gemittelten Ölpreis über etwa 15 Jahre von ca. 0,30 Euro/Liter zu Grunde, unterstellt langfristig einen Energiepreisanstieg von etwa 5% im Jahr und berücksichtigt des weiteren einen Kapitalzins von 7%, so ergeben sich für gebäudetechnische Verbesserungsmaßnahmen auch unter ungünstigen Voraussetzungen Mehrkosten-Nutzen-Verhältnisse von max. 20 Jahren. Amortisationszeiten sollten somit innerhalb eines Zeitraums von 20 Jahren gehalten werden, möglichst aber 15 Jahre nicht überschreiten [153]. Wirtschaftlich und technisch einwandfreie Lösungen setzen voraus, dass eine enge Abstimmung von Planung, bautechnischer und anlagentechnischer Ausführung sowie eine geeignete Komponentenauswahl erfolgt. Die Einbeziehung der solaren Energiegewinne über die Fenster und Fenstertüren führt zu einer himmelrichtungsorientierten Fensteranordnung und einer wohldurchdachten Dimensionierung. Es sind natürlich auch die Voraussetzungen für die tatsächliche Nutzung dieses Energieangebotes zu schaffen. Die Heizungsanlage muss entsprechend reagieren, die überhitzten Südräume des Hauses müssen diese überschüssige Wärme an die kälteren Nordräume und an Speichermassen abgeben können. Letzteres setzt Gebäude einer schweren Bauart voraus. Ein Unterscheiden der Gebäude in dieser Richtung ist in der EnEV jedoch nicht vorgesehen. Um in den Nachtstunden über die vorwiegend im Süden großen Fensterflächen die Wärmeverluste zu reduzieren, sind temporäre Wärmeschutzmaßnahmen erforderlich. Nicht zuletzt werden auch Verschattungskonstruktionen für den sommerlichen Wärmeschutz notwendig sein, die selbstverständlich die Einstrahlung in der kalten Jahreszeit gestatten.

8.2 Wärmeerzeugung 8.2.1

Heizkessel

Die VOB Teil C DIN 18380 verweist auf die jeweils gültige Heizungsanlagenverordnung, die in die EnEV übergegangen ist. Somit gilt nach der VOB: „2.1 für die Verwendung von Stoffen und Bauteilen gilt besonders die folgende Verordnung und Technische Regel: EnEV . . .“ [175]. Als Konsequenz der EnEV wird man zukünftig Wärmerzeuger mit kleinen Leistungen benötigen [294]. Ohnehin ist zu empfehlen, Niedrigenergiehäuser über sogen. Heizzentralen mit Wärme zu versorgen, die sich der

8.2 Wärmeerzeugung

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Einbau eines eigenen Heizkessels bei sehr kleiner Heizlast (etwas weniger als z.B. 3 kW) kaum noch lohnt [154]. Wie werden zukünftige Wärmeerzeuger aussehen und welches werden die geeignetsten und wirtschaftlichsten Systeme bei diesen kleinen Heizleistungen sein, können übliche Wärmeerzeuger – überdimensioniert für so kleine Leistungen – wirtschaftlich eingesetzt bzw. technisch angepasst werden? Welche Auswirkungen werden sich für Gas- und Stromtarife bei so kleinen Verbräuchen bei Ein- und Zweifamilienhäusern bzw. Geschosswohnungen ergeben (Leistungspreise, Grundpreise)? Wird die Warmwasserversorgung zukünftig sinnvoll realisiert (zentral, dezentral, direkt oder indirekt)? Mit welcher Wärmeerzeugerleistung? Rationelle Nutzwärmeerzeugung über Niedertemperaturtechnik ist mit besten Nutzungsgraden im Teillastbereich nur mit Brennwert- und Niedertemperatur-Kesseln mit integrierter Warmwasserbereitung richtig. Merkmale des Niedrigenergie-Standards haben sich aufgrund der bisherigen Messungen und Erfahrungen als sinnvoll herausgebildet: − Einsatz von einfachen, bekannten Konstruktionen, wie Niedertemperatur- und Brennwerttechnik. Begrenzung der Mehrkosten der Niedrigenergiebauweise durch Heizgerätetechnik, die baulichen Maßnahmen in vielen Fällen überlegen sein kann. − Folgende gebäudetechnische Komponenten und Bauelemente sind für den Niedrigenergie-Standard repräsentativ, sie werden die weitere Entwicklung beeinflussen und bestimmen: • Effiziente Wärmeverteilung innerhalb der energetischen Hülle durch eine verlustarme Installationstechnik • Kontrollierte Lüftung – primär aus Gründen der Luftqualität und Hygiene durch Lüftungs-, Abluftanlagen • Solare Trinkwassererwärmung (inkl. Heizungsunterstützung) durch Solaranlagen, bivalente Speicher • Intelligente Heizungsregelung wärmebedarfsgeführt, Bus-Systeme (Facility Management) • Dichtheit der Außenhülle, Bonus-Malus-Struktur in der EnEV, Bauausführung und Prüfung (Blower-Door-Test) • Wärmerückgewinnung bei Luftdichtheit der Gebäude durch Wärmerückgewinnungsanlagen • Stromsparende Haushaltsgeräteausstattung und Heizungskomponenten (Umwälzpumpen, Gebläse, Brenner) durch Energy labelling, Standby-Verluste • Wärmepumpen mit hoher Arbeitszahl.

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Die effiziente Nutzwärmeerzeugung mit Heizkesseln in der Niedertemperatur- und Brennwerttechnik im Teillastbereich ist in Bild 8.01 dargestellt. Messungen ergaben, dass Kessel um ca. 10% und weniger ausgelastet waren. Diese schlechte Kesselauslastung resultiert aus der Auslegungsdimensionierung der früheren Heizungsanlagenverordnung. Während die Heizlast von Niedrigenergiehäusern zwischen 5 und 8 kW liegt, werden die Kessel zur Sicherstellung der Warmwasserversorgung auf 18 kW und größer dimensioniert. Dadurch rutschen die Kessel in der Heizperiode häufig in den sehr ungünstigen Teillastbereich unter 10%.

Bild 8.01. Effiziente Nutzwärmeerzeugung mit Heizkesseln in der Niedertemperatur- und Brennwerttechnik im Teillastbereich.

Brennwertkessel sollten im Heizperiodenmittel idealerweise mit einer Kesselauslastung um 30% gefahren werden. Im Bereich um 10% und darunter brechen die Wirkungsgrade drastisch zusammen [186]. Brennwert-Wasserheizer nach DIN 3368-7, Gasbrennwertkessel nach DIN 4702-6. Der Nutzungsgrad der Wärmerzeuger gibt an, wie viel Prozent der eingesetzten Brennstoffmenge während einer Heizperiode vom Wärmeerzeu-

8.2 Wärmeerzeugung

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ger tatsächlich in nutzbare Heizwärme umgesetzt werden kann. Nicht nutzbar sind die Wärmeverluste des Heizkessels. Wird der Nutzungsgrad nach den Normen ermittelt, werden die Heizbedingungen simuliert und der Kesselwirkungsgrad in fünf verschiedenen Auslastungsgraden, die unterschiedlichen Außentemperaturen entsprechen, bestimmt. Aus den einzelnen Wirkungsgraden errechnet sich der Nutzungsgrad. Da die Prüfbedingungen für alle Kesseltypen gleich, also unabhängig von Technik und Brennstoff, sind, eignet sich dieser normierte Nutzungsgrad als Vergleichswert. Er gibt Auskunft über die Energieausnutzung eines Heizkessels einschließlich Brenner und Regelung. Brennwert- und Niedertemperaturkessel gehören in die Zukunft. Die Erdgas-Brennwerttechnik ist kein physikalisches Wunderwerk, sie gehört längst zum Stand der Technik und entwickelt sich zunehmend zum wichtigsten Heizungssystem. Die Mehrkosten gegenüber Niedertemperaturkesseln fallen kaum mehr ins Gewicht. Der zehnprozentige Nutzungsgradvorteil wird durch die EnEV voll honoriert. Standardkessel sind nur noch bedingt einbaufähig. Der Standardkessel ist ein Auslaufmodell. Man schätzt, dass auch heute noch 5 Millionen dieser energiefressenden Heizwärmeerzeuger im Einsatz sind. Standardkessel müssen auf Grundlage der Heizlastberechnung möglichst knapp ausgelegt werden; denn eine Überdimensionierung führt unabhängig vom eingesetzten Brennstoff in der Regel zu einem schlechteren Wirkungsgrad. Bei Niedertemperatur- und Brennwertkesseln führt eine „gewisse Überdimensionierung“ dagegen nicht mehr zwangsläufig zu schlechteren Wirkungsgrade und geringerer Energieausnutzung. Um Störungen oder Schäden an der Kesselanlage zu vermeiden, ist die sorgfältige Beachtung von Betriebsbedingungen erforderlich. Leider gibt es in der Branche erhebliche Verunsicherungen über die energetische Auswirkung einer Kessel-„Überdimensionierung“. Ursache hierfür ist die mit den Richtlinien VDI 2076 und VDI 3808 eingeführte Aufspaltung des Kesselauskühlverlustes in den Strahlungsverlust und den Bereitschaftsverlust. Beide Begriffe wurden für die Berechnung des Jahresnutzungsgrades entwickelt. Der Strahlungsverlust steht für den Auskühlverlust während der Brennerlaufzeit, der Bereitschaftsverlust für den während der Bereitschaftszeit (Brenner-Aus-Zeit). Brenner-Laufzeit: Strahlungsverlust, z.B. 1,2%

Bereitschaftszeit: Bereitschaftsverlust, z.B. 0,8%

Aufgrund der heißen strömenden Heizgase ist der Strahlungsverlust tendenziell größer als der Bereitschaftsverlust, dieser ist jedoch wegen der

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meist dominierenden Bereitschaftsstunden als Jahres-Verlustwärmemenge gewichtiger. Wahrscheinlich wegen der besseren Begrifflichkeit ist der Bereitschaftsverlust ungleich bekannter geworden als der Strahlungsverlust, der inzwischen sogar bei Fachleuten offensichtlich in Vergessenheit geraten ist. Nur so ist zu erklären, dass man glaubt, durch Verlängern der Brennerlaufzeit, z.B. durch eine möglichst kleine Kesselleistung, den Bereitschaftsverlust quasi verdrängen zu können. Was verdrängt wird, ist allerdings nur das Wort. An die Stelle als Bereitschaftsverlust tritt nämlich der Strahlungsverlust. Ein auf Temperatur gehaltener Kessel verliert Wärme, egal ob der Brenner läuft oder nicht! Ob Strahlungs- oder Bereitschaftsverlust, es handelt sich um einen Auskühlverlust, der mit der elementaren physikalischen Grundbeziehung als Wärmemenge bestimmt werden kann. Kesselleistung und Wärmeverluste haben nichts miteinander zu tun. Wäre dies der Fall, so müsste auch der Auskühlverlust eines Brauchwasserspeichers von der Wärmeleistung des eingebauten Wärmetauschers abhängen. Besonders interessant sind veränderliche Feuerungsleistungen, die einerseits einen Spitzenbedarf, z.B. für die Brauchwassererwärmung oder Gebäude-Aufheizung, abdecken und andererseits die Vorteile einer Heizleistungs-Anpassung liefern. Hierzu gehört das Reduzieren der Schalthäufigkeit, evtl. Vorteile bei der Grundpreisberechnung, Wegfall bestimmter Auflagen, usw. Die veränderliche Feuerungsleistung scheint deshalb gerade im kleineren Leistungsbereich eine für die Praxis der EnEV wünschenswerte Entwicklungsrichtung zu sein. Niedertemperaturkessel sollten mit 160°C bis 180°C gefahren werden, der Brennwertkessel dagegen „kalt“ mit 60°C bis 80°C. Mit einem geeigneten Volumenstrom durch den Brennwert-Heizkessel wird eine gute Regelbarkeit des Kessels erreicht. Der Mindestwert gewährleistet eine gleichmäßige Durchströmung und damit einen gleichmäßigen Abtransport der Wärme von den feuerberührten Kesselwänden. Ein maximaler Wert darf andererseits ebenfalls nicht überschritten werden, um Störungen in der Durchströmung sicher zu verhindern. Es ergibt sich somit eine maximale und minimale Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf von maximal 30 K, was erfüllt wird durch eine Kesselkreispumpe [329]. Keine Rücklauftemperaturanhebung! Verzicht auf Mischer und Bypassschaltung, da hierdurch der Brennwerteffekt reduziert wird. Sofern nicht durch eine geänderte Heizkurve die Rücklauftemperatur auf maximal 60°C begrenzt werden kann, ist ein Rücklauftemperaturbegrenzer zentral bei der Kesselanlage vorzusehen. Aus diesem Grund sollten Mischer, die z.T. zum Schutz der Kesselkorrosion verwendet werden, bei Brennwertan-

8.2 Wärmeerzeugung

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lagen nicht eingesetzt werden. Mindestdurchlaufwassermengen: (gefordert) sind zu beachten. Der Einfluss des Kesselwasservolumens ist relativ gering, da aufgrund des vollen Volumenstroms, das gesamte Anlagenvolumen wirksam wird. Verdoppelt man z.B. den Kesselinhalt von 30 Liter auf 60 Liter bei 120 Liter Inhalt der Heizkörper und Rohrleitungen, wird das Gesamtvolumen nur um 20% erhöht. Ein unnötig großer Wasserinhalt hat keinen unmittelbaren Einfluss auf die Kesselwirtschaftlichkeit. Eine unnötige Volumenvergrößerung ist nicht nur im stationären Heizbetrieb energetisch nachteilig, sondern auch im stark instationär geprägten Sommerbetrieb der Warmwasserversorgung. Auch hier lässt sich die Situation sehr leicht abschätzen: Verliert ein geringvolumiger Kessel mit 3 Liter Inhalt nach einer Speicherladung durch Abkühlung auf Raumtemperatur seine ganze Restwärme, so sind das (bei Beschränkung allein auf das Wasservolumen) 3·

1 · (60 - 20) = 0,14 kWh 860

Würde er unnötigerweise über 50 Liter Inhalt verfügen und zwischen zwei Speicherladungen nur 5 K abfallen, beläuft sich der Energieverlust auf 50 ·

1 · (60 - 55) = 0,29 kWh 860

Beide Ergebnisse zeigen in der absoluten Größe zwar nicht viel, es zeigt sich aber doch ganz klar die nachteilige Tendenz eines unnötig großen Kesselvolumens [262]. Die Kesselhersteller geben für die betreffenden Typen eine einzuhaltende minimale Kesselrücklauftemperatur vor. Die Mindesttemperatur ist je nach Kesselkonstruktion, Betriebsweise des Brenners und Brennstoff, verschieden, meist wird eine Temperatur von 40°C als Mindestwert gefordert. Erfüllt wird dies durch Rücklauftemperaturanhebung über eine bauseitige Regelung. Die Unterschreitung dieser Temperatur führt zur Kondensatbildung auf der Abgasseite. Das Kondensat kann zu Korrosionen im Kessel führen. Einige Hersteller geben auch alternativ oder zusätzlich zur Mindestrücklauftemperatur eine untere Kesselwassertemperatur an. Der Grund hierfür ist ebenfalls die Vermeidung von Korrosion. Niedertemperaturund Brennwertkessel sind in Teilbereichen aus Werkstoffen hergestellt, die nicht langzeitbeständig bei Kondensation sind. Weiterhin ist durch den Trend zu kompakten Heizkesseln das Naturumlaufwasser-Prinzip ohne Anforderungen an den Kesselwasser-Volumenstrom nicht bei jeder Heizkesselausführung gewährleistet.

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Bei einem zweistufigen Brennerbetrieb sinkt in der unteren Stufe meist die Abgastemperatur erheblich ab. Dieser Tatsache muss bei der Auswahl und Auslegung des Schornsteins in besonderer Weise Rechnung getragen werden. Hierzu sind Hinweise in den entsprechenden Merk- und Hinweisblättern zu beachten. Aber auch im Kessel kann es zur Taupunktunterschreitung und damit zur Kondensatbildung kommen. Die Hersteller haben die kritischen Werte prüfstandsmäßig ermittelt und geben die Mindestbelastung in Form eines Prozentsatzes an, der auf die Kesselnennleistung bezogen ist, meist wird gefordert, bei der ersten Stufe: Eine Mindestkesselleistung von 60%, die erfüllt wird durch eine richtige Brennereinstellung. Wie beim zweistufigen Brennerbetrieb ist auch die Mindestbelastung des Brenners bei der modulierenden Betriebsweise vom Kesselhersteller anzugeben. Bei Nichteinhaltung kann es sonst zu Korrosion im Kessel kommen. Alternativ kann die Kesseltemperatur über dem Taupunkt gehalten werden. Je nach Kesseltyp und Fabrikat ist eine Temperaturabsenkung im Nachtbetrieb über eine Zeitschaltuhr möglich. In einigen Fällen kann auch eine totale Abschaltung erfolgen. Forderungen bei einer Totalabschaltung bezüglich der Temperaturen des Kessels sind nicht gegeben. Bei einer Absenkung der Betriebsweise an Wochenenden gelten die gleichen Aussagen wie für den Nachtbetrieb. Die Zeit der Absenkung ist jedoch erheblich länger, so dass ggf. besondere Maßnahmen getroffen werden müssen. Der Betrieb wird über eine Zeitschaltuhr vorgegeben. Auch hier sind Forderungen bezüglich der Kesseltemperatur bei einer Totalabschaltung des Kessels nicht gegeben [329]. Da es kein „reines“ Wasser zur Wärmeübertragung gibt, ist auf die Wasserbeschaffenheit bei der Planung, Erstellung und dem Betrieb einer Heizungsanlage zu achten. Eine ungünstige Wasserqualität kann zu Schäden in der Heizungsanlage durch Steinbildung und Korrosion führen. In der Richtlinie VDI 2035 sind konkrete Anforderungen je nach Anlagengröße und Anlagenart definiert. Beim Einsatz dieser Wärmeerzeuger im Neubau und im Gebäudebestand ist zu beachten, dass nur bauaufsichtlich zugelassene Schornsteinanlagen und Abgasanlagen für Abgase mit niedrigen Temperaturen angeschlossen werden dürfen. Eine Dimensionierung des Schornsteins nach DIN 4705 ist erforderlich. Bei der Planung und Montage sind unbedingt die Einbauvorschriften der Hersteller zu beachten. Bei Einsatz von Wärmeerzeugern im Gebäudebestand werden neue Wärmeerzeuger nicht ohne Anpassungsmaßnahmen an den vorhandenen Schornstein installiert werden können.

8.2 Wärmeerzeugung

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Niedertemperaturkessel mit Abgastemperaturen unter 80°C sind an hierfür bauaufsichtlich zugelassene feuchteunempfindliche Schornsteine oder Abgasanlagen für Abgase mit niedrigen Temperaturen anzuschließen. Brennwertgeräte werden aufgrund der sehr niedrigen Abgastemperaturen und des Kondensatwasseranfalls überwiegend an Abgasanlagen, aber auch an feuchteunempfindlichen Schornsteinen betrieben. Beim Anschluss an feuchteunempfindliche Schornsteine ist durch die Bemessung durch DIN 4705 sicherzustellen, dass im Schornstein kein Überdruck auftreten kann. Brennwertgeräte können unter besonderen Bedingungen auch an einen gemauerten Schornstein angeschlossen werden, ohne Durchfeuchtungsgefahr, wenn die Schornsteinsanierung zu unverhältnismäßigen Kosten führen sollte. Die Kesselkonstruktion nach Bild 8.02 ist teilkondensierend. Sie begrenzt die Kondensation auf das Maß, bei dem sich kein Wasser an den Schornsteinwänden absetzen kann. Dabei steuert ein Bypass die Abgastemperatur, so dass am Schornsteineintritt die Abgastemperatur mindestens 80°C beträgt. Der Feuchtegehalt des Abgases ist niedriger als bei vergleichbaren konventionellen Geräten. So wird verhindert, dass der Schornstein durchfeuchtet. Der Brennwertkessel erreicht einen Nutzungsgrad von bis zu 102% und damit weit mehr als ein konventionellen Niedertemperaturkessel. Und falls der Schornstein doch eines Tages saniert werden sollte, lässt sich der Brennwertkessel ohne größeren Aufwand zu einem vollkondensierenden Brennwertkessel umrüsten.

Bild 8.02. Brennwerttechnik für Altschornsteine nach einem Funktionsprinzip von Junkers-Bosch-Thermotechnik.

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Schornsteinprobleme kann es ebenso beim Austausch eines alten Heizkessels gegen einen neuen Gas-Spezialheizkessel geben. Auch dann muss der Schornstein dem neuen Heizbetrieb angepasst werden, sonst gibt es Schäden am Mauerwerk. Abhilfe schaffen z.B. [213]: − Der Einbau von Nebenluftvorrichtungen im Heizkeller, − Eine zusätzliche Wärmedämmung der Schornsteinwand auf dem unbeheizten Dachboden oder − eine aufwendige Querschnittsverminderung durch das Einbeziehen von Keramik- oder Edelstahlrohren im alten Schornstein.

Feuchte empfindliche Schornsteine dürfen in der Regel nur einfach belegt werden. Die Abgase müssen dabei mit Unterdruck gegenüber dem Aufstellraum abgeführt werden. Dies muss durch Dimensionierung der feuchten unempfindlichen Schornsteine nach DIN 4705 sichergestellt und rechnerisch nachgewiesen werden. Abgasleitungen mit einer entsprechenden bauaufsichtlichen Zulassung dürfen im Gegensatz zu feuchten unempfindlichen Schornsteinen auch mit Überdruck betrieben werden und haben daher geringere Leitungsquerschnitte nach DIN 4705. Abgasleitungen eignen sich wegen ihres geringen Platzbedarfes gut für den nachträglichen Einbau in bestehende Altschornsteine oder Schächte (Feuerwiderstandsdauer mind. 90 min.) Der verbleibende Abstand zwischen dem größten Außenmaß der Abgasleitung und der Innenseite des Schachtes dient als Hinterlüftung: − Bei runder Abgasleitung im rechteckigen Schacht, Abstand mind. 2 cm. − Bei runder Abgasleitung und rundem Schacht, Abstand mind. 3 cm. − Bei rechteckiger Abgasleitung und rechteckigem Schacht, Abstand mind. 3 cm.

Bei entsprechender Zulassung und Dimensionierung dürfen Abgasleitungen auch außen am Gebäude entlanggeführt werden. Abgasleitungen werden bei der Zulassungsprüfung in 3 Typgruppen aufgeteilt (Typ A 80°C, Typ B 120°C, Typ C 160°C), deren maximal zulässige Abgastemperatur im Betrieb nicht überschritten werden darf. Die notwendige Absicherung kann durch ein geräteseitiges Gutachten einer neutralen Prüfstelle, oder über einen Sicherheitstemperaturbegrenzer im Abgasweg erreicht werden [204]. Kondenswasser aus Abgasanlagen bzw. aus dem Wärmeerzeuger muss fachgerecht entsprechend den örtlichen abwassertechnischen Vorschriften bzw. Herstellervorschriften entsorgt werden. Entsprechend abgestimmte Bauteile der Abgasleitung bzw. des Wärmeerzeugers sind für die Kondenswasserentsorgung vorzusehen.

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Kondensate aus ölbefeuerten Anlagen sind wegen des niedrigen pHWertes in jedem Fall zu neutralisieren. Werkstoffe für die Ableitung von Kondensaten aus ölbefeuerten Anlagen bis zur Neutralisation müssen je nach Kondensatbeschaffenheit gesondert mit dem Rohrwerkstoffhersteller festgelegt werden. Vielfach wird durch das zuständige Landesbauamt der Kommunen empfohlen, auf eine Neutralisation des Kondenswassers bis zu einer Leistung von 100 kW bei Gasbrennwertgeräten zu verzichten. Bei der Brennwertnutzung entsteht Kondenswasser. Bei Gas-Brennwertgeräten liegt der pHWert zwischen 3,7 und 4,5 und somit im Bereich von Regenwasser. Kondenswasser erfährt im Verlauf der häuslichen Abwasserleitung bereits automatisch eine Neutralisation durch die basischen Ablagerungen. Bei den Gas-Brennwertgeräten sind die Anforderungen des ATV-Merkblattes M 251 (Einleitung von Kondensaten aus gas- und ölbetriebenen Feuerungsanlagen in öffentlichen Abwasseranlagen und Kleinkläranlagen) zu beachten. Der Nachweis dazu ist Bestandteil des Zulassungsverfahrens nach DIN 4102-6 bzw. DIN 3368-7 [204]. Auch bei Öl-Brennwertgeräten sind die Anforderungen dieses Merkblattes einzuhalten. Neutralisationseinrichtungen werden in den unterschiedlichsten Größen, Bauformen und mit verschiedenen Neutralisationsmitteln angeboten. Die maximal erreichbare Kondenswassermenge ist bei Erdgas 0,12 Liter je kWh und bei Heizöl EL 0,06 Liter je kWh. Im Jahresdurchschnitt fallen ca. 50% der Maximalwerte an, woraus sich für ein Einfamilienhaus eine Kondenswassermenge von ca. 10 Liter je Tag ergibt. Diese Menge ist zum Verhältnis zu der sonst anfallenden Abwassermenge von durchschnittlich 70 - 150 Liter je Tag und Person unbedeutend. Die tatsächliche Kondenswassermenge ist allerdings abhängig von den Heizwassertemperaturen, besonders von der Rücklauftemperatur, dem Luftüberschuss bei der Verbrennung, der Größe der Oberfläche der Nachschaltheizflächen oder der Belastung des Wärmeerzeugers. Die Einleitung von Kondenswasser aus Brennwertanlagen in die öffentliche Kanalisation ist in Deutschland nicht einheitlich geregelt. Nach Empfehlung des vorgenannten Merkblattes kann das Kondenswasser von gasbeheizten Kesseln bis 25 kW ohne Auflagen eingeleitet werden. Für Kesselleistungen darüber sind mancherorts ebenfalls keine Auflagen zu erfüllen. Für größere Brennwertkesselanlagen kann eine Neutralisation des Kondenswasser gefordert werden. Im Falle der Ölfeuerung ist generell Neutralisation gefordert. Unabhängig von diesen Hinweisen sind unbedingt die Vorschriften der Kommunen zu beachten. Die Einleitung von Kondenswasser muss grundsätzlich bei der zuständigen Behörde angezeigt werden. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass das europäische Aus-

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land wesentlich niedrigere Anforderungen bezüglich der Einleitung von Kondenswasser aus Brennwertfeuerstätten, wie im ATV-Merkblatt M 251 dargelegt, hat: Frankreich, England, Niederlande, Belgien, Dänemark keine Anforderungen, Österreich bis 350 kW, Schweiz bis 200 kW keine Anforderungen. Die Kondenswasserleitungen sollen mit den üblichen Materialien der Abwassertechnik ausgeführt werden. Der Mindestdurchmesser der Kondenswasserleitung ist 15 mm. Es dürfen keine Zink- und Kupfermaterialien verwendet werden. Bei Einsatz einer Neutralisation ist die Füllmenge an Neutralisationsmittel so zu wählen, dass die Neutralisation ohne Nachfüllung mindestens ein Jahr lang aufrechterhalten werden kann. Die Verbindungsleitung zwischen Brennwertgerät und häuslichem Abwassersystem muss aus Kunststoff und mit dem notwendigen Gefälle hergestellt werden. Bei fehlendem Gefälle können auch geeignete Hebeanlagen eingesetzt werden. Allgemein ist bei Hebeanlagen der Hersteller nach der Zulässigkeit der Einleitung von nicht neutralisiertem Kondensat zu befragen; das gilt besonders bei Bodenabläufen mit integrierter Pumpe. Leitungen und Verbindungsstücke dürfen nicht aus Kupfer oder Messing bestehen. Die zugelassenen Werkstoffe ergeben sich nach DIN 1986-100. Die Hersteller von Gusseisen, Stahl und Faserzement bieten auch Rohre mit Sonderbeschichtung an [199]. SML-Rohre mit Bitumenbeschichtung sind nicht für Kondenswasser aus Brennwertgeräten geeignet (bei Bauten im Bestand beachten). Bei synthetischem Werkstoff PE ist die Beständigkeit gegen Kondensat nicht gegeben. Keine Norm für Glasrohre. Bei Faserzementrohren ist nach ATV M 251 kein Innen- und Außenoberflächenschutz vorhanden. Meist kommen Dichtmittel aus Elastomeren zum Einsatz. Diese Dichtmittel müssen DIN 4060 (Dichtmittel aus Elastomeren für Rohrverbindungen von Abwasserkanälen und Abwasserleitungen. Anforderungen und Prüfungen) entsprechen und gegen Abwasser mit pHWerten 2 bis 12 beständig sein [202]. Ein Siphon ist unmittelbar am Brennwertgerät vorzusehen. Bei der Regelung von Brennwertgeräten ist zu beachten: Die Rücklauftemperatur sollte möglichst niedrig sein. Es sollte auf alle hydraulischen Maßnahmen in der Heizungsanlage, die eine Rücklauftemperaturanhebung zur Folge haben, verzichtet werden, z.B. 4-Wege-Mischer [329]. Der Energiegewinn eines Brennwert- gegenüber einem Niedertemperatur-Wärmeerzeuger resultiert nicht, wie vielfach angenommen wird, nur aus dem Kondensationswärmegewinn, sondern auch zu einem wesentlichen Teil aus einem geringeren Abgasverlust. Während Niedertemperaturheizkessel „trocken“ bleiben sollen, ist das Bestreben bei Brennwertkesseln, möglichst viel Wasserdampf zu kondensieren. Dabei können beim

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Durchströmen der Heizgase durch den Brennwertkessel zwei Kondensationsformen auftreten. Eine Kondensation entsteht als Nebel im Heizgasstrom, sobald die Heizgastemperatur unter den Taupunkt absinkt. Die andere Kondensationsform findet bei einschaligen Heizflächen als Beschlagen statt, sobald die wasserseitige Temperatur nur wenige Grade unter dem Wasserdampf-Taupunkt liegt. Der Vorteil der Kondensation auf der Heizfläche liegt in der niedrigen Außentemperaturgrenze, bei der Kondensation noch aufrechterhalten werden kann. Hohe Kondensationsraten mit niedrigen Abgastemperaturen bewirken, dass Brennwertkessel je nach Wärmeverteilungssystem, Nutzungsgrade bis 108% erreichen, Bild 8.01. Brennwert-Wärmeerzeuger erreichen somit eine Primärenergieausnutzung bis nahe an die physikalische Grenze. Wirkungsgrade von mehr als 100% sind physikalischer Unsinn. Aus keinem Heizkessel kann am Ende mehr Wärme herauskommen, als vorn in Form von Brennstoff hineingesteckt wurde. Dieses eherne Naturgesetz gilt auch für Brennwertkessel. Dass man in der Heizungsbranche dennoch weiter diese Augenwischerei betreibt, hat zwei Ursachen. Da ist zum einen eine vor vielen Jahren in einer technischen Norm festgelegte Berechnungsformel für die Ermittlung des Wirkungs- oder Nutzungsgrads eines Heizkessels. Sie setzt die innerhalb eines Jahres abgegebene Nutzwärmemenge ins Verhältnis zu der dem Wärmeerzeuger zugeführten Feuerungswärmemenge – und zwar bezogen auf den Heizwert des Brennstoffs. Dabei bezeichnet der Heizwert diejenige Wärmemenge, die bei einer vollständigen Verbrennung frei wird und bei der das dabei entstehende Wasser dampfförmig (also nicht kondensiert) zusammen mit dem Abgas abgeführt wird. Diese Vorgaben waren zu einer Zeit sinnvoll, als kein Mensch daran dachte, dass Kondenswasser in einem Heizkessel nicht mehr Vorbote eines Totalschadens, sondern ein willkommenes Ereignis sein könnte. Doch heute ist der damals festgelegte Bezug des Wirkungsgrads auf den Heizwert längst überfällig. Und nur dem Beharrungsvermögen der Branche – dem zweiten Grund für das derzeitige Verwirrspiel – ist es zu verdanken, dass die längst notwendige Korrektur bisher nicht erfolgte. Der Heizwert als Bezugspunkt lässt nämlich den Fortschritt der Heizungstechnik außer acht. Heute müsste der Wirkungsgrad einer Anlage auf den Brennwert bezogen werden, denn er schließt die Verdampfungswärme mit ein, die im Wasserdampf der Abgase enthalten ist. Geht man von der heute gültigen Berechnungsmethode aus, liegen die theoretisch möglichen Wirkungsgrade von Brennwertgeräten bei (rechnerischen) 106%, wenn Heizöl, und bei 111%, wenn Erdgas verbrannt wird. Der Unterschied ergibt sich aus verschieden hohen Wasserstoffanteilen in den beiden Brennstoffen. Er ist bei Gas fast doppelt so groß – und damit

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auch die im Wasserdampfanteil der Abgase steckende „latente“ Wärmemenge. Bei gleichen Brennstoffmengen läuft aus einem gasbefeuerten Brennwertkessel daher auch mehr Wasser als aus einem Ölkessel. Doch daraus den Schluss zu ziehen, dass Erdgas gegenüber Heizöl bei der Brennwertnutzung grundsätzlich vorteilhafter ist, wäre falsch. Denn der größeren Kondensatwärme (latenten Wärme) bei Gas steht aufgrund des vergleichsweise höheren Kohlenstoffanteils bei Öl eine größere fühlbare (sensible) Wärmemenge gegenüber. Unterm Strich liegen die Nutzungsgrade bei der Brennwerttechnik daher nicht weit auseinander, gleichgültig, ob Gas oder Öl verbrannt wird. Realistische (weil auf den Brennwert bezogene und damit physikalisch richtige) Wirkungsgrade liegen in beiden Fällen bei 96%, wodurch zum Ausdruck kommt, dass sowohl die latente Wärme gut genutzt als auch von der sensiblen Wärme nicht allzu viel mit den Abgasen an die Umgebung abgegeben wird. Die Abkehr vom Heizwert als Bezugsgröße bei der Wirkungsgradermittlung sollte nur noch eine Frage der Zeit sein. Immer mehr Stimmen werden laut, die sich gegen verwirrende Nutzungsgradwerte von mehr als 100% aussprechen. Ob sich jedoch durch eine Neuregelung mehr Heizkessel als mit den „werbewirksamen“ Utopiezahlen verkaufen lassen, ist keineswegs sicher und damit ein wichtiger Grund, warum einige Hersteller dieses Thema eher zurückhaltend behandeln. Man sollte ihnen diese Furcht nehmen. Denn die richtigen Schlussfolgerungen aus Nutzungswerten dicht unter (oder über) 100% zu ziehen ist für den Verbraucher immer schwierig. Dem Heizungsbetreiber wäre mehr geholfen, wenn man sich bei den Leistungsangaben stärker auf den Abgasverlust konzentrieren würde. Denn bei allem Charme der Brennwerttechnik bleibt das Nutzen der latenten Wärme immer nur das I-Tüpfelchen neuzeitlicher Kesseltechnik. Viel entscheidender für eine gute Brennstoffausbeute sind niedrige Abgasverluste, die bei modernen Brennwertkesseln zwischen 1 und 2% liegen (ältere Anlagen erreichen hier 10% und mehr). Wird ein energiesparendes Gasheizgerät mit Brennwertnutzung im Geschoss eingebaut, kann dies zu Problemen führen. Denn jedes Brennwertgerät braucht bislang seinen eigenen Schornstein. Es können nicht, wie bei herkömmlichen Gas-Etagenheizungen üblich, mehrere Schornsteine in verschiedenen Stockwerken und Wohnungen an einen Schornsteinzug angeschlossen werden. Auch das anfallende Kondensat muss auf der Etage abgeleitet werden. Das erfordert spezielle Abwasserinstallationen [213]. Zum Heizkessel ist der richtige Brennertyp zu wählen: Bei Ölheizungen ist die klassische Verbrennungstechnik der Zerstäubungs- oder Gelbbrenner. Hierbei wird die Flüssigkeit erwärmt und durch eine Düse in einem feinen Luft-Öl-Nebel verwandelt, der durch elektrische Funken entzündet

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wird. Schwachstelle des Verfahrens: Weil der Vergasungsprozess in aller Regel unvollständig abläuft, bleiben minimale Kohlenstoffanteile zurück, die mit gelber Flamme – daher der Name – und etwas höherem Schadstoffanteil verbrennen. Beim umweltschonenderen Blaubrenner wird der Ölnebel in der Verbrennungskammer durch heiße Abgase zusätzlich so stark erhitzt, dass das Gemisch wirklich vollständig verbrennt und weniger Ruß und Schadstoffe freisetzt. Verdampfungsbrenner sind eine dritte Variante, bei der das Öl mit einer elektrischen Glühkerze so stark erhitzt wird, dass es verdampft und danach entzündet. Weil diese Kessel keine Düsen haben, die bei geringem Öldurchsatz verstopfen, kann die Leistung bis auf fünf Kilowatt gesenkt werden. So wenig brauchen heutzutage manche Niedrigenergiehäuser. Beim Gas wird zwischen atmosphärischen (Brenner ohne Gebläse) und Gebläsebrennern unterschieden. Erstere kommen ohne aufwendige Mechanik aus und gelten deshalb als weniger reparaturanfällig. Die zur Verbrennung notwenige Luft wird beim atmosphärischen Brenner allein aufgrund des Überdrucks in der Leitung angesaugt und bei den meisten Modellen noch vor dem Brenner mit dem Gas zusammengeführt („Vormischbrenner“). Die atmosphärischen Brenner sind meist einstufig. Das heißt sie bringen eine immer gleichbleibende Leistung. Zweistufige Brenner können auf zwei Leistungsstufen arbeiten. In den warmen Jahreszeiten arbeitet das Gerät auf der niedrigeren Stufe. Bei großer Kälte oder hohem Warmwasserverbrauch schaltet sich der stärkere Gang ein. Diese Technik wird bei modernen Geräten optimiert. Modulierende Brenner passen ihre Leistung automatisch an den Wärmebedarf an. Deshalb sinkt die Zahl der Brennerstarts, sonst eine der Hauptursachen für Schadstoffemissionen. Bei den aufwendigeren Gebläsebrennern wird die Luft über ein Gebläse angesaugt und mit dem Gas vermischt. Das Gas-Luft-Gemisch lässt sich deshalb besser auf die jeweils günstigsten Verbrennungsbedingungen einstellen. Das erhöht zwar nicht unbedingt den Wirkungsgrad, verringert aber den Ausstoß von Stickoxiden und Kohlenmonoxid. Ganz auf geringe Schadstoffwerte sind Strahlungs- und Flächenbrenner getrimmt. Bei diesen Geräten wird die Brenneroberfläche so vergrößert, dass die Flamme mit vergleichsweise niedrigen Temperaturen unter 1200°C brennt. Dadurch fällt vor allem weniger Stickoxid an. Ein alter Heizkessel arbeitet in der Regel mit konstant hohen Temperaturen. Mit den Abgasen wird ständig Energie „durch den Schornstein gejagt“. Das verschenkte Energiepotential beträgt bei einem alten Heizkessel

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ca. 20% Oberflächenverlust, ca. 15% Abgasverlust und ca. 10% ungenutzte Abwärme. Die Betriebstemperatur ist nicht optimal, so dass in der Regel mehr Wärme als nötig erzeugt wird. Aufgrund der mangelhaften Dämmung geht ein großer Teil der Energie durch Abstrahlung verloren. Alte Kessel sind reparaturanfälliger, Folge: Höhere Instandhaltungskosten. Derzeit ist es oft so, dass beim Austausch des Heizkessels die energiesparende Gas-Brennwerttechnik nicht zum Zuge kommt. Der Fachmann weiß: Ich bekomme den Zuschlag nur, wenn ich den in der Anschaffung billigsten Kessel anbiete. Architekt und Bauherr betrachten häufig nur die Beträge, die bei der Anschaffung anfallen, nicht aber die Kosten während des gesamten Lebenszyklus einer Heizungsanlage. Die Brennwerttechnik kann auch im Gebäudebestand einen aktiven Beitrag zur Energie- und Kosteneinsparung leisten. Trotz einer Systemauslegung auf hohe Vorlauftemperaturen (90°C) kann die überwiegende Zeit des Jahres ein Brennwertnutzen erzielt werden [449]. So können Vor- und Rücklauftemperatur gegenüber der ursprünglichen Auslegung gesenkt werden. Es ist zunächst zu klären, um wie viel eine auf 90°C/70°C ausgelegte Anlage überdimensioniert ist. Dies lässt sich vor Ort abschätzen, Bild 8.03. Während der Heizperiode sollen alle Heizkörperventile abends geöffnet und am nächsten Nachmittag Vor- und Rücklauftemperaturen abgelesen werden; Voraussetzung ist, dass die Kessel- und Mischregelung so eingestellt ist, dass sich die Raumtemperaturen bei vollständig geöffneten Heizkörperventilen im gewünschten Bereich (20 bis 23°C) bewegen. – Der Mittelwert von Vor-/Rücklauftemperatur (z.B. (54°C + 46°C)/2 = 50°C) dient in Bild 8.03 als Eingangsgröße (1). Aktuelle Außentemperatur z.B. 0°C ergibt (2). Aus dem Schnittpunkt mit der Heizwassertemperaturkennlinie für das System 90°C/70°C (3) ergibt sich die aktuelle Auslastung des Heizkessels (Q/QN), im Beispiel 0,40 entspr. 40%, für diese Auslastung ergibt sich am Schnittpunkt mit der Außentemperatur (4) der Ausnutzungsfaktor (im Beispiel 1,4). Die Heizflächen sind damit um den Faktor 1,4 überdimensioniert, d.h. bei einer tiefsten angenommenen Außentemperatur (z.B. -15°C) würde die mittlere Heizwassertemperatur nicht, wie ausgelegt, 80°C betragen müssen, sondern lediglich knapp 65°C. Die Kondensationsgrenze für die Heizgase bei der Erdgasverbrennung liegt bei etwa 57°C (5). Diesen Wert muss die Rücklauftemperatur unterschreiten, um eine Teilkondensation der Heizgase herbeizuführen, um damit Brennwertnutzen zu erreichen. In Bild 8.03 mit einer Überdimensionierung von 1,4 (6) wird diese Rücklauftemperatur bei Außentemperaturen bis zu -12,5°C (7) unterschritten. Auf einen vollständigen oder teilweisen Brennwertnutzen, muss also im dargestellten Beispiel nur an den Tagen verzichtet werden, an denen die Außentemperatur weniger als -12,5°C beträgt! An diesen Tagen

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arbeitet ein Brennwertkessel aber immer noch besser als ein Niedertemperaturkessel [449].

Bild 8.03. Ermittlung der Heizflächen-Überdimensionierung im System 90°C/70°C, nach [449].

Wichtig ist, eine Anhebung der Rücklauftemperatur zu vermeiden. Deshalb sollten 4-Wege-Mischer in Anlagen mit Brennwerttechnik nicht verwendet werden. Als Alternative können 3-Wege-Mischer zum Einsatz kommen; so wird Rücklaufwasser direkt dem Vorlauf beigemischt, ohne die Kesselrücklauftemperatur anzuheben. – Eine Schornsteinsanierung beim Altbau ist nicht notwendig, stattdessen können einfach KunststoffAbgasleitungen in die bestehenden Schächte eingezogen werden [449]. Häufig wird empfohlen, als Maßnahme zur Energieeinsparung an einen alten Heizkessel einen neuen Brenner anzubauen. Mit einem Brennertausch können durchaus die Abgasverluste so weit reduziert werden, dass die Abgasverlust-Grenzwerte der BImSchV (Schornsteinfegermessung) erfüllt werden. Zu beachten ist jedoch, dass der alte Heizkessel weiterhin seine hohen Auskühl- und Oberflächenverluste hat, so dass der Brennertausch den Nutzungsgrad des Heizkessels nur unwesentlich verbessert. Ein neuer Brenner allein bringt nicht die gewünschte Energieeinsparung. Ein zu großer alter Heizkessel bleibt auch mit einem neuen Brenner ein „Energieverschwender“. Erst durch den Einbau eines neuzeitlichen Niedertemperatur- oder Brennwertkessels wird eine Energieeinsparung bis zu 40% erreicht.

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Messungen der Betriebsgeräusche auf dem Prüfstand sagen nichts aus über die Geräuschentwicklung der Kessel im Gebäude. Resonanzen im Schornstein und häufiges Starten des Brenners verstärken das Geräusch, ein Abgasschalldämpfer verringert es. Bei der Holzfeuerung sind vermehrt Pelletskessel auf den Markt gekommen, die sich wohl auch künftig durchsetzen werden. Aufgrund der Möglichkeit den Brennstoff Holz in Form von Pellets dosiert und komfortabel zuführen zu können, lassen sich die Kessel gut dem jeweiligen Wärmebedarf anpassen. Ein ständiges Nachlegen von Stückholz entfällt, damit zusätzlich, obwohl einige Ausführungen auch diese Möglichkeit zulassen. 8.2.2

Blockheizkraftwerk (BHKW)

Das Primärziel der Kraft-Wärme-Kopplung durch BHKW-Anlagen ist die Vermeidung von Energieverlusten zur Reduktion des Brennstoffverbrauchs und der damit verbundenen CO2-Emissionen. Erreicht wird dies durch die gemeinsame Erzeugung von elektrischem Strom und Heizwärme. Gegenüber der konventionellen Strom- und Wärmeerzeugung bietet die BHKW-Technik zwar beachtliche energetische Vorteile, wegen der größeren Investitionskosten sind dem Einsatz jedoch Grenzen gesetzt. Die Ermittlung des wirtschaftlichen Einsatzes ist in diesem Bereich folglich von großer Bedeutung. BHKW werden meist mit einem gasbetriebenen Verbrennungsmotor ausgeführt. Dieser treibt zur Stromerzeugung einen Generator an. Die entstehende Abwärme aus Motor, Schmieröl und Abgas wird vom Kühlwasser abgeführt und über einen Wärmetauscher für Heizzwecke nutzbar gemacht. Die Kopplung der Strom- und Wärmeerzeugung hat zur Folge, dass die Bereitstellung der beiden Energieformen nur synchron möglich ist. Das Verhältnis von erzeugtem Strom zu erzeugter Wärme wird als Stromkennzahl bezeichnet. Aufgrund dieser Gegebenheit und wegen der relativ hohen Investitionskosten rechnen sich die mit dieser Technik möglichen Energieeinsparungen erst bei größeren Objekten mit gleichzeitigem Strom- und Wärmebedarf. Die häufigsten Einsatzfelder von BHKW-Anlagen sind deshalb öffentliche Versorgungsunternehmen, Stadtwerke, Schwimmbäder, Krankenhäuser, Pflegeanstalten, Kurbetriebe, Hotels, industrielle Produktionsund Gewerbebetriebe mit ganzjährigem Wärmebedarf, Kläranlagen sowie Wohnsiedlungen. Am 1. April 2002 ist das neue KWK-Gesetz (KWKModG) in Kraft getreten (Bundesamt für Wirtschaft- und Ausfuhrkontrolle - Bafa, Eschborn): Grundlagen, Fördermechanismus, praktische Hinweise. Nach KWKModG

8.2 Wärmeerzeugung

759

§ 3 heißt Kraft-Wärme-Kopplung: Gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in elektrische Energie und Nutzwärme in einer ortsfesten technischen Anlage. Unter einer KWK-Anlage wird verstanden: Dampfturbinen-Anlagen (Gegendruckanlagen, Entnahme- und Anzapfkondensationsanlagen), Gasturbinen-Anlagen (mit Abhitzekessel oder mit Abhitzekessel und Dampfturbinen-Anlage), Verbrennungsmotoren-Anlagen (BHKW), Stirling-Motoren, Dampfmotoren-Anlagen, Organic-Rankine-Cycle-Anlagen (ORC) sowie Brennstoffzellen-Anlagen, in denen Strom und Nutzwärme erzeugt werden; mehrere unmittelbar verbundene KWK-Anlagen an einem Standort im selben Versorgungsobjekt (Haus, Bürogebäude, Hotel usw.) gelten als eine KWK-Anlage. KWK Anlagen mit einer elektrischen Leistung von bis zu 2 MW gelten als „kleine KWK-Anlagen“. Nutzwärme ist die aus dem KWK-Prozess ausgekoppelte Wärme, die außerhalb der KWK-Anlage für die Raumheizung, Warmwasserbereitung, Kälteerzeugung oder die als Prozesswärme verwendet wird. Die grundsätzlichen Unterscheidungsmerkmale verschiedener Kraftwerkstypen zeigt Bild 8.04. BHKW und Gasturbinen sind, gemessen an der erreichbaren CO2-Minderung pro eingesetztem Euro, die mit Abstand effektivsten Stromerzeugungstechnologien!

Bild 8.04. Energieflüsse bei der reinen Stromerzeugung sowie der zentralen und dezentralen Kraft-Wärme-Kopplung [435].

760

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Da Wärme- und Stromspitzen in der Regel jahreszeitlich zusammenfallen und bei vermindertem Wärmebedarf im Sommer die Stromerzeugung aus dem BHKW geringer wird, ergänzt dieses System aufgrund des verbrauchsnahen Standortes Werte, die vornehmlich in der Grundlast Strom erzeugen sollen, Bild 8.04. Aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften bietet Erdgas gute Voraussetzungen für eine umweltschonende Verbrennung. Als einzig nennenswerter Schadstoff bei der Verbrennung von Erdgas sind die bei allen Verbrennungsprozessen auftretenden Stickstoffoxide (NOx) zu nennen, die zunehmend bei höheren Verbrennungstemperaturen gebildet werden. Durch motorische Maßnahmen und nachgeschalteten Katalysatoren können die NOx-Emissionen von BHKW jedoch entscheidend herabgesetzt werden. Den schematischen Aufbau eines BHKW ist in Bild 8.05 wiedergegeben. In Objekten mit überwiegender Heizlast zur Gebäudebeheizung reicht der außentemperaturbedingte Leistungsbedarf von 0 bis 100%. Lediglich die Warmwasserversorgung (mindestens 10%, die Tendenz bei Neubauten ist steigend) sichert eine minimale thermische Grundlastanforderung. Demgegenüber sollten BHKW maximal auf 50% Teillast heruntergeregelt werden, weil sonst der elektrische Nutzungsgrad zu stark abfällt. Als Lösungsansatz für das regeltechnische Problem bietet sich die Aufteilung der BHKW-Leistung auf mehrere Motor-Generator-Einheiten (Module) an.

Bild 8.05. Schema eines Blockheizkraftwerkes [435].

8.2 Wärmeerzeugung

761

Aufgrund des verbrauchsnahen Standortes kann Niedertemperaturwärme aus einer BHKW-Anlage konsequent genutzt werden. Die Abwärme aus dem Kreislauf des Kühlwassers und die über Abhitzekessel gewonnene Wärme aus den Abgasen wird über Wärmetauscher den Wärmeverbrauchern zugeführt. Hohe Nutzungsgrade werden bei üblichen Vorlauftemperaturen bis zu 90°C erreicht. Eine Temperaturanhebung ist durch Nacherhitzen in einem Kessel möglich. Die Rücklauftemperatur darf 70°C nicht überschreiten, damit ausreichende Motorkühlung gewährleistet ist. Eine Wärmepumpe für die Nutzung der Strahlungs- und Raumluftwärme des Aggregatraumes kann ergänzend installiert werden. Das Kühlwasser im Motorkreislauf bedarf keiner besonderen Behandlung außer dem Zusatz von Korrosions- und Frostschutzmitteln nach Herstellerangaben. Im übrigen Heizungsnetz wird aufbereitetes Wasser eingesetzt. Zur Vermeidung von Korrosion und zur Begrenzung der Resthärte. Tageszeitlich können Unterschiede bestehen im Strom- und Wärmemaximum, die durch Wärmespeicher zu überbrücken sind. So werden Wärmebedarfsspitzen aus dem Speicher abgedeckt, der zuvor durch Wärme aus dem KWK-Prozess aufgeladen wurde. Der Speicher wird parallel zu den Erzeugungseinheiten geschaltet. Die Dimensionierung des Speichervolumens ist abhängig von der thermischen BHKW-Leistung, der zu überbrückenden BHKW-Betriebszeit und der nutzbaren Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf. In der BHKW-Technik werden überwiegend Verdrängungsspeicher in Zylinderform eingesetzt, die während des Betriebes ständig mit Heizungswasser gefüllt sind (direkte Beheizung) [435]. Die Auslegung der BHKW-Anlage sollte nach der Richtlinie VDI 3985 „Grundsätze für Planung, Ausführung und Abnahme von Kraft-WärmeKopplungsanlagen mit Verbrennungskraftmaschinen“ erfolgen. In einem tabellarisch aufgebauten Planungsablauf wird der Planer schrittweise zum Planungsziel geführt. Der Anhang der Richtlinie enthält eine Sammlung von weiteren Normen, Richtlinien und Vorschriften. Im BHKW wird der eingesetzte Brennstoff zu ca. 34% in elektrischen Strom und nur ca. 56% in Nutzwärme umgesetzt, d.h. 100 kWh des eingesetzten Brennstoffes werden in 34 kWh elektrischen Strom und in 56 kWh Wärme umgewandelt, CO2-Emission ≈ 20 kg, energetischer Gesamtwirkungsgrad ≈ 90%. BHKW-Anlagen werden für einen wirtschaftlichen Betrieb üblicherweise nach dem Grundheizleistungsbedarf eines Gebäudes ausgelegt. Der verbleibende Restleistungsbedarf an Strom und Wärme ist dabei weiterhin auf konventionelle Weise mit z.B. einem Niedertemperatur-Heizkessel bzw. von einem Stromversorger bereitzustellen. Vgl. in diesem Zusammenhang die EnEV § 3 (2) mit der Forderung einer Begrenzung des Jah-

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

762

res-Primärenergiebedarfes für Gebäude, die mindestens zu 70% durch Wärme aus Kraft-Wärme-Kopplung versorgt werden. Mit Hilfe einer Heizleistungsbedarfsstruktur können die Eckdaten des BHKW-Einsatzes in drei Kategorien eingeteilt werden: Kategorie

Wärmeeinsatz

BHKWLeistungsanteil

BHKW-Laufzeit

1

ausschließlich Heizwärme

10 bis 15%

4000 bis 5000 h/a

2

Heizwärme und Warmwasser

15 bis 20%

wie vor

3

Heizwärme, Warmwasser und Prozesswärme

20 bis 25%

4500 bis 6500 h/a

Hiernach lassen sich der thermische Leistungsanteil sowie die jährliche Laufzeit des BHKW grob abschätzen. Beispiel: Soll ein BHKW zur Unterstützung der Heizung und der Warmwassererwärmung eingesetzt werden, entspricht das der Kategorie 2 mit einem thermischen Leistungsanteil von ca. 20% und ca. 5000 Betriebsstunden. Bei einem Heizleistungsbedarf von 1000 kW ergibt sich daraus eine BHKW-Heizleistung von 0,2 · 1000 kW = 200 kW. Mit Hilfe der Stromkennzahl – sie liegt durchschnittlich bei 60% – lässt sich die elektrische BHKW-Leistung zu 0,6 · 200 kW = 120 kW bestimmen. Vor Berechnung der jährlichen Brennstoffkosten sind noch die jährlich vom BHKW erzeugten Energiemengen zu bestimmen. Diese belaufen sich mit 5000 Betriebsstunden im Jahr für eine elektrische Leistung von 120 kW und einer thermischen Leistung von 200 kW, Gaspreis 4,4 Cent/kWh, Gesamtwirkungsgrad ca. 90%, auf insgesamt

Qth, BHKW = 5000 h/a · 200 kW = 1000000 kWh/a Qel, BHKW = 5000 h/a · 120 kW = 600000 kWh/a Qges, BHKW = 1600000 kWh/a jährlich mit BHKW erzeugte Energiemenge, 1600000 kWh / a = 78222Euro/a 0,9 jährliche Brennstoffkosten.

4,4 Cent/kWh ·

8.2 Wärmeerzeugung

763

Durch diese BHKW-Anlage lassen sich somit 600000 kWh/a elektrischer Strom und 1000000 kWh/a Wärme für die Nutzung bereitstellen. Der gesamte Heizleistungsbedarf des Gebäudes betrage 1000 kW, von denen mit dem BHKW nur 20%, also 200 kW abgedeckt werden. Die restlichen 80% der Leistung, also 800 kW müssen anderweitig aufgebracht werden, z.B. durch eine Niedertemperatur-Heizungsanlage [436]. Es ist letztlich für das zu beheizende Gebäude zu prüfen, dass mindestens zu 70 vom Hundert der nutzbaren Wärme von 1000000 kWh/a ausreichend sind, denn dann entfällt die Begrenzung für den Jahres-Primärenergiebedarf nach der EnEV. 8.2.3

Wärmepumpen

Nach der EnEV § 3 (3) entfällt die Begrenzung des Jahres-Primärenergiebedarfs bei Gebäuden, die mindestens zu 70% durch erneuerbare Energien mittels selbsttätig arbeitender Wärmeerzeuger beheizt werden. Nach EnEV § 2 Ziffer 5 sind erneuerbare Energien, die zu Heizzwecken, zur Warmwasserbereitung oder zur Lüftung von Gebäuden eingesetzt werden u.a. Solarenergie, Umweltwärme, Erdwärme und Biomasse. Die Wärmepumpe wird von der EnEV in besonderem Maße profitieren, da sie den größten Teil der benötigten Heizwärme aus der Umgebung aufnimmt und diese Wärme mittels des Einsatzes eines kleinen Anteils hochwertiger Energie, -Gas, Strom-, auf das von der Heizung benötigte Temperaturniveau transformiert. dadurch ergibt sich gegenüber der als besonders energieeffizient bekannten Brennwerttechnik eine teils deutliche Energieeinsparung, wenn die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe größer als 3,1 ist. Hierbei wurde bei der Brennwerttechnik keine elektrische Hilfsenergie berücksichtigt und ein theoretischer Wirkungsgrad von 107% unterstellt. Jede Wärmepumpenheizung besteht aus drei Hauptbestandteilen: − der Wärmequelle − der Wärmepumpe − dem Wärmeverteilsystem.

Wärmequellen können sein: − Umweltwärmequellen Umgebungsluft, Diffuse und direkte Strahlung (Solarabsorber), Oberflächennahes Erdreich, Grundwasser und Uferfiltrat.

764

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

− Geothermische Wärmequellen Thermalquellen, thermische Schichtenwässer aus dem Erdmittelalter Thermalwässer aus vulkanischen Gesteinen. − Abwärmequellen Abwärme aus industriellen Prozessen, Abwärme aus Kühlkreisläufen, Abwärme aus Abwasser und Abluft. − Massive Bauteile.

Kriterien für die technisch-wirtschaftliche Bewertung von Wärmequellen sind: − Sie müssen zum Zeitpunkt des Bedarfs ausreichend zur Verfügung stehen. − Sie sollten ein möglichst hohes Temperaturniveau besitzen. − Die Quelle muss ausreichend schnell regenerieren. − Zum Ausgleich von „Angebotsschwankungen“ muss ein Speicher vorhanden sein. − Die Erschließung, Installation und Wartung muss kostengünstig und technisch möglichst einfach sein.

Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heizsystem ist, desto größer ist die Effizienz einer Wärmepumpenanlage, definiert durch die Leistungszahl ε, Jahresarbeitszahl β sowie Jahresheizzahl ϕ. Außenluft ist fast unbegrenzt zeitlich und örtlich verfügbar. Die saisonalen Temperaturschwankungen wirken sich jedoch nachteilig auf die Jahresheizzahl ϕ aus. Die Nutzung oberflächennaher Erdreichwärme erfordert weitläufige Flächen rund um ein Gebäude. Erdreichwärmetauscher und Erdreichregister werden in vielen Gesamtkonzepten des ökologischen Bauens thematisiert, an kalten Tagen muss bei monovalenten Wärmepumpen mit einem elektrischen Heizstab die Wärmepumpe unterstützt werden. Der Wärmeentzug aus dem Erdreich liegt bei 20 bis 30 W/m² aktivierter Fläche. Diese Wärmequelle ist daher in starkem Maße von der nutzbaren Umgebungsfläche eines Gebäudes abhängig. In der Regel wird das Erdreich bis zu einer Tiefe von 2 m abgetragen, der Erdwärmeübertrager in Form von Rohren, Rohrregistern oder Rohrmatten eingelegt und anschließend wieder verfüllt.

8.2 Wärmeerzeugung

765

Für den Einsatz von Erdwärmesonden (Erdspieß) werden Bohrungen bis zu 100 m Tiefe mit einem Durchmesser von etwa 15 bis 20 cm durchgeführt. Die Leistung einer Erdsonde ist abhängig von der Beschaffenheit des Erdreichs und vom Grundwasserfluss. Abstand zwischen Sonden ca. 6 m. Ab etwa 15 m Tiefe ist die Temperatur jahreszeitlich unabhängig konstant + 10°C. Bei der Nutzung von Grund- und Oberflächenwasser sind wasserwirtschaftliche und ökologische Belange zu beachten. Bei Nutzung von Flüssen, Seen und Bächen als Wärmequelle sollten Messdaten über den Jahrestemperaturgang in die Entscheidung mit einbezogen werden. Durch direkte Sonneneinstrahlung, diffuses Licht, durch Regen und Wind wird Wärme in Betonabsorbersysteme eingetragen, z.B. Umfriedungsmauern, Außenwände, Dachflächen, hinterlüftete Fassaden, Kellerbodenplatten. Die Betonteile sind mit Rohren versehen, durch die eine Sole fließt. Zunehmend werden Gründungspfähle, z.B. von 1,5 m Durchmesser bis zu 50 m Tiefe, Fundamentplatten, Schlitzwände oder Pfahlwände zur Baugrubensicherung als Energiesammler genutzt. Ausgangspunkt für die Auslegung von Wärmepumpen sind folgende Wärmequellentemperaturen: Externe Wärmequellen − Außenluft - 18 bis + 25°C − Erdreich - 5 bis + 10°C − Grundwasser 8 bis 12°C − Oberflächenwasser 2 bis - 15°C − Erdsonden 7 bis 12°C − Solarabsorber >20°C Interne Wärmequellen − Fortluft 20 bis 30°C − Abwasser 25 bis 35°C − Kühlwasser aus technischen Prozessen 20 bis 50°C Man unterscheidet: Elektrowärmepumpen, Gasmotorwärmepumpen, Absorptionswärmepumpen. Bei der Emissionsbilanz von elektrischen Wärmepumpen muss deren Laststruktur berücksichtigt werden. Der Strom für Heizwärmepumpen stammt zum größten Teil aus Kraftwerken. Damit liegen die CO2-Emissionen nicht bei etwa 0,6, sondern etwa bei 0,9 kg je 1 kWh Strom. Bezogen auf die

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

erzeugte Heizwärme liegt die CO2-Freisetzung somit auf Niveau von neuzeitlichen Gas- oder Ölheizungen. Eine Klimaentlastung wird mit Elektrowärmepumpen nicht erreicht. Darüber hinaus sind die Wirtschaftlichkeitsaussagen viel zu günstig für die Wärmepumpen. Erst bei hohen Brennstoff- und gleichzeitig nicht erhöhten Stromkosten treffen diese zu. Wird eine Wärmepumpe mit Gas betrieben, so hat der Betreiber zwei Vorteile. Zum einen ist die Energie für den Betrieb der Wärmepumpe viel billiger (Vergleich des Preises für die Kilowattstunde aus Gas und Elektrizität) und zum anderen kann die Abwärme des Gasmotors in das Heizsystem mit einfließen. Damit werden die laufenden Energiekosten für den Betreiber geringer. Außerdem ist der ökologische Vorteil größer, denn der CO2-Ausstoß durch Primärenergieeinsatz liegt für die Elektrowärmepumpe bei 0,22 kg/kWh und für die Gaswärmepumpe bei 0,11 kg/kWh. Es wäre angebracht, wenn die Elektrizitätsversorger im Bereich der Wärmepumpen nicht so sehr an ihren Profit dächten und sich nicht bemühten, so viele elektrische Antriebe für Wärmepumpen zu installieren. Dafür sollten sie aber dem Gasmotor, der hier die eindeutig bessere Lösung ist, den Vortritt lassen. Im Allgemeinen holt eine Wärmepumpe, die nur die Energie von Grundwasser und Erdwärme nutzt, noch nicht einmal die Energie zurück, die bei der Stromerzeugung verlorengegangen ist. Eine Wärmepumpe leistet nur dann einen echten Beitrag zu Umweltschutz und Energieeinsparung, wenn sie in Kombination mit einem aktiven System zur Solarenergienutzung gekoppelt ist. Weiterhin ist der besondere Vorzug der Gaswärmepumpe gegenüber einer Elektrowärmepumpe, dass sie die Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus zur Verfügung stellt. So kann z.B. die Erwärmung von Warmwasser durch die Motorabwärme erfolgen. Je nach Temperaturniveau der Wärmequelle und dem bauartspezifischen Regelverhalten der Wärmepumpen ist es sinnvoll, den Wärmebedarf eines Gebäudes zwischen einer Wärmepumpe und einem anderen Wärmerzeuger aufzuteilen. Grundsätzlich unterscheidet man bei Wärmepumpen folgende Betriebsarten: − monovalent, − bivalent, − multivalent.

Ein monovalenter Betrieb liegt vor, wenn der gesamte Heizwärmebedarf ausschließlich von der Wärmepumpe abgedeckt wird. Diese Betriebsart

8.2 Wärmeerzeugung

767

macht allerdings nur Sinn, wenn Wärmequellentemperatur und Gebäudeheizlast relativ konstant sind. In der Regel wird dem bivalenten Betrieb der Vorzug gegeben, d.h. die Wärmepumpe deckt die Grundlast ab (EnEV beachten) und ein separater Kessel (Spitzenlastkessel) die Restwärme im Parallelbetrieb. Es gibt allerdings auch Situationen, bei denen konventionelle Kessel wirtschaftlicher arbeiten als die Wärmepumpe, z.B. bei sehr tiefen Außenlufttemperaturen und bei Nutzung der Außenluft als Wärmequelle. Hier bietet sich der bivalent-alternative Betrieb an, d.h. es ist jeweils nur der wirtschaftlichere Wärmerzeuger in Betrieb. Im Hinblick auf die Nutzung regenerativer Energien, wie Solarwärme oder die direkte Nutzung von Abwärme, kann die multivalente Betriebsart von Vorteil sein. Wegen der komplexen Regelstrategie multivalenter Heizsysteme war diese Art der Wärmebereitstellung bislang nur für Großanlagen geeignet. Mittlerweile hat die Mess-, Steuer-, Regel-Industrie auf die erhöhte Nachfrage nach multivalenten Heizsystemen reagiert und bietet Automatisierungsgeräte in Form von „Energiemanagern“ (sie verknüpfen Wärmepumpe mit anderen Wärmerzeugern bei ca. 500 Grundschematas mit 2500 Anlagenkombinationen) an, bei denen wirtschaftlich orientierte Regelstrategien bereits im Gerät hinterlegt sind. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für Wärmepumpen in Verbindung mit der Nutzung erneuerbarer Energien. Entscheidend für eine hohe Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe ist sowohl das Temperaturniveau der Wärmequelle als auch die Systemtemperatur der Heizungsanlage. Je geringer der Temperaturhub zwischen Wärmequelle und Heizsystem umso wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe. Ideal ist die Kombination aus Erdreichwärmesonden bzw. Erdreichkollektoren, Kelleraufstellung mit Fußbodenheizungen, d.h. mit Niedertemperatur-Heizungen, die hohe Leistungszahlen erwarten lassen. Die in Deutschland am weitesten verbreitete Wärmepumpe ist die Sole/Wasser-Wärmepumpe. Ihr Marktanteil beträgt etwa 70%. Die Sole/Wasser-Wärmepumpe ist derzeit die energieeffizienteste ganzjährig funktionierende Heizung. Die Wärmequelle wird bei Sole/WasserWärmepumpen entweder als Erdreichkollektor oder in Form von Erdsonden ausgeführt. Für eine Wärmepumpe mit 10 kW Heizleistung werden rd. 280 m² Erdreichkollektorfläche benötigt. Eine Erdreichsonde für die gleiche Wärmepumpe wäre etwa 140 m lang, d.h. z.B. würden zwei 70 m tiefe Sonden gebohrt. Luft/Wasser-Wärmepumpen sparen gegenüber GasBrennwertheizungen rd. 10% Primärenergie ein. Sie sind besonders für den Renovierungsmarkt geeignet, da die Erschließungsarbeiten für die Wärmequellenanlage entfallen. Luft/Wasser-Wärmepumpen sind eigentlich für den Einsatz in wärmeren Regionen gedacht. Frostige Außentempe-

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

raturen bieten kaum die Möglichkeit, die Temperatur anhaltend auf ein nutzbares Niveau zu heben. Bei Dauerfrost erweist sich die Außenluft nicht mehr als ergiebige Wärmequelle und Nachheizen ist angesagt. Viele Anbieter von Luft-Wärmepumpen importieren Geräte aus Billigländern, wo es keine langen Frostperioden gibt und eine Heizung ohnehin nur für wenige Tage oder Wochen im Jahr notwendig ist. Im Schnitt brauchen Luft/Wasser-Wärmepumpen 45% bis 50% mehr Energie als hochwertige Systeme, die das Erdreich oder Grundwasser als Wärmequelle nutzen. Die Effektivität von Wärmepumpen zeigt Bild 8.06.

Bild 8.06. Effektivität von Wärmepumpen. Beim Anheben des Temperaturniveaus zu Heizzwecken im Gebäude erweist sich Erdreich gegenüber Luft als die effektivere Wärmequelle. Entsprechend geringer der Energieaufwand für die Erdwärmepumpe.

Zur qualitativen Beurteilung von Wärmepumpen sind folgende Kennwerte üblich: Leistungszahl ε Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu aufgenommener Antriebsleistung (inklusive der Hilfsantriebe) unter Prüfungsbedingungen (bestimmte Temperaturverhältnisse, festgelegte Zeitpunkte): ε=

QH P + PH

QH . . . Heizleistung in kW, vom Kondensator abgegeben P . . . Antriebsleistung in kW PH . . . Hilfsenergie in kW

8.2 Wärmeerzeugung

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Leistungszahl ε = 3 bedeutet z.B., dass das Dreifache der eingesetzten Antriebsleistung in nutzbare Heizleistung umgesetzt wird. Arbeitszahl, Jahresarbeitszahl β Sie gibt wie die Leistungszahl ε das Verhältnis von abgegebener Heizwärme zu aufgenommener Antriebsenergie wieder, allerdings für einen längeren Zeitraum (also keine Momentaufnahme wie bei der Leistungszahl). Legt man der Arbeitszahl den Jahresertrag an Heizenergie im Verhältnis zur aufgewendeten Nutzenergie zugrunde, so erhält man die Jahresarbeitszahl: QH β= W + WH QH . . . Wärmemenge in kWh, vom Kondensator innerhalb eines Jahres abgegeben W . . . Antriebsenergie in kWh/a WH . . . Hilfsenergie in kWh/a Heizzahl, Jahresheizzahl ϕ Sie ist eine wichtige Kennzahl zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen gegenüber konventionellen Wärmeerzeugern: ϕ=

Q H + Q Ab H i ⋅ VB + WH

QH +QAb . . . Wärmemenge in kWh, vom Kondensator, Motor und Abgas innerhalb eines Jahres als Nutzwärme abgegeben Hi . . . Heizwert des Erdgases in kWh/m³ VB . . . Brennstoffmenge in m³/a WH . . . Hilfsenergie in kWh/a (in Primärenergie umzurechnen/einzubringen). Üblich ist so die Beurteilung bei typischen Betriebsbedingungen oder – objektiv betrachtet – über die gesamte Heizperiode (Jahresheizzahl). Bereits ab einer Jahresarbeitszahl β = 2,7 benötigen Wärmepumpen weniger Primärenergie als die besten Brennstoff-Zentralheizungen auf der Basis von Heizöl oder Erdgas. Bei der Ermittlung der Verluste von Wärmepumpen erscheint eine pauschale Angabe von Arbeitszahlen, unabhängig von der tatsächlichen Nutz(Heizwärmebedarfs-) abnahme, ebenfalls als sehr gefährlich. Wie bei Kes-

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

seln, treten auch bei Wärmepumpen Bereitschaftsverluste auf, deren Größe vom tatsächlichen Nutzen und nicht von praxisfremden Prüfstandsbedingungen abhängig sind! Zusätzlich besteht bei Wärmepumpen im Teillastbereich eine sehr viel ausgeprägtere Abhängigkeit der Arbeitszahlen von den Temperaturverhältnissen der Wärmequelle und des Heizsystems als bei Kesseln. Wann versorgt nach der EnEV § 3 Abs. 3 Ziffer 2 eine Wärmepumpe ein Gebäude zu „70% regenerativ“? Beispiel:

Gegeben seien bei einem Gebäude: die Nutzenergie qh + qtw = (47,5 + 12,5) kWh/(m²a) = 60 kWh/(m²a) die Verluste für Übergabe, Verteilung und Speicherung: 20 kWh/(m²a)

Somit die gesamte Endenergie (regenerativ und nicht-regenerativ) (60 + 20) kWh/(m²a) = 80 kWh/(m²a) und die Endenergie nicht-regenerativ (Strom) 30% von 60 kWh/(m²a) = 18 kWh/(m²a). Hieraus Endenergie regenerativ (Umweltwärme) (60 - 18) kWh/(m²a) = 42 kWh/(m²a) Jahresarbeitszahl für diese Wärmepumpenanlage abgegebene Wärme Endenergie, gesamt = = aufgenommener Strom Endenergie, nicht - regenerativ =

80 kWh/(m²a) = 4,44 18 kWh/(m²a)

Aus der Sicht des Betriebes sollte die Wärmepumpe nicht nur Energie sparen und die Umwelt schonen, sondern auch wirtschaftlich sein, und zwar nicht nur in Bezug auf die Betriebskosten. Sie sollte auch eine Amortisation der Investitionskosten innerhalb eines überschaubaren Zeitrahmens ermöglichen. Technische Probleme gelten i.a. als gelöst. Eine Verbesserung, sich am Markt durchzusetzen, kann nur erreicht werden, wenn die Herstellungs- und Installationskosten spürbar reduziert werden. Auf eine unnötige Systemvielfalt sollte verzichtet und der Einbau erleichtert werden. Die verschiedenen Fachhandwerker müssen besser zusammenarbei-

8.2 Wärmeerzeugung

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ten, und auch fachübergreifendes Arbeiten muss möglich werden. Erstaunlich ist, dass auch in den USA wie bei uns über den Kenntnisstand und die Sorgfalt der Handwerker geklagt wird. Die Elektrizitätsversorger können helfen, die Kosten zu reduzieren, in dem sie auf Maßnahmen verzichten, die erst bei einer sehr großen Zahl neu installierter Wärmepumpen notwendig werden. Sie sollten Sonderstrompreise deutlich unterhalb der Allgemeinen Tarife anbieten unabhängig von der Betriebsweise. Förderprogramme und finanzielle Hilfen, umfassende Gewährleistung in Zusammenarbeit mit den Herstellern und Übernahme von Planungsverantwortung würden sich positiv auswirken [129]. Die Wärmepumpe wurde in der Vergangenheit überwiegend von Heizungsbauern installiert. Aus deren Sicht könnte und sollte die Wärmepumpe ein zusätzliches Geschäft sein, besonders bei den Kunden, bei denen sie bereits Ölheizungen warten und instandhalten. Für die Errichtung dieser Anlagen ist allerdings ein höheres technisches Fachwissen erforderlich, und es müssen mehrere Gewerke Hand in Hand arbeiten, z.B. Heizungsbauer und Elektroinstallateur. Dieses Fachwissen sich anzueignen und die Zusammenarbeit mehrerer Gewerke zu koordinieren ist offenbar nur wenigen, meist fachübergreifend arbeitenden Firmen gelungen. Für die meisten reicht anscheinend das bisherige und zukünftige Geschäft mit Gas- und Ölheizungskesseln aus. Nur in geringem Maße und regional begrenzt haben sich auch reine Elektroinstallationsbetriebe mit der Wärmepumpe befasst. In letzter Zeit installieren nur noch wenige Handwerker, die wiederum fachübergreifend arbeiten, Wärmepumpen. Meist ist auch noch der Betriebsinhaber (aus unterschiedlichen Gründen) an der Wärmepumpentechnik interessiert. Die Installationen dieser Firmen sind in aller Regel bzgl. Kosten und Funktion gut [129]. Die Wärmepumpe ist das einzige „problemlose“ elektrische Heizsystem und gestattet ohne zusätzliche Bereitstellung von Leistung in Netz- und Kraftwerk zur Höchstlastzeit, auf dem Raumheizungssektor zusätzlich Strom bei Kunden abzusetzen, für die sonst keine elektrischen Heizsysteme angeboten werden könnten. Aus der Sicht eines Stromversorgungsunternehmens bietet die Wärmepumpe, besonders in bivalenter Betriebsweise, folgende Vorteile, die kein elektrisches Heizsystem in Kombination vereint: − pro bestehendem Einfamilienhaus ist nur ein Anschlusswert von ca. 3 kW zusammen erforderlich (ein Zentralspeicher benötigt 30 kW). Zukünftig wird der Anschlusswert wegen der erheblich besseren Wärmedämmung deutlich geringer sein; − es werden unter den Klimabedingungen in Deutschland Vollbenutzungsstunden von über 2000 (bis über 4000) h/a erreicht;

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

− der Gleichzeitigkeitsfaktor schon eines kleinen Kollektivs liegt bei ca. 0,6, d.h. die aufgenommene Leistung beträgt nur 60% der Summe der Leistungen mehrerer Wärmepumpen; − Die Leistungsinanspruchnahme dieser Wärmepumpen geht nach einem Maximum bei ca. +5°C mit sinkenden Temperaturen auf Grund der begrenzten Vorlauftemperatur „automatisch“ zurück; − zusätzlich hat das Elektrizitätsversorgungsunternehmen durch Fernsteuerung die Möglichkeit zur Unterbrechung der Stromzufuhr, auch über längere Zeiträume (Tage bis Wochen!), so dass die Leistung der Wärmepumpen als „Reservekraftwerk“ angesehen werden kann; − vom Versorgungspotential her könnten mehrere Millionen Ölzentralheizungen um eine Wärmepumpe ergänzt werden.

Die monovalente Wärmepumpe benötigt eine Belieferung mit Strom an allen Tagen des Jahres. Die Unterbrechbarkeit von dreimal 2 h/24 h verringert zwar die Bereitstellung von zusätzlicher Leistung, macht sie jedoch nicht völlig überflüssig. Doch auch hier liegen die benötigten Anschlusswerte mit einem Bereich von 3 bis 5 kW für ein durchschnittliches Einfamilienhaus relativ niedrig. Dieser Wert wird in Zukunft bei Neubauten wegen erheblich verbesserter Wärmedämmung nach der Energieeinsparverordnung – bis auf Werte um 1 bis 2 kW beim Niedrigenergiehaus –, zurückgehen. Die Elektrizitätsversorgungsunternehmen können ihre Abschaltmöglichkeit bei einer größeren Anzahl von Wärmepumpen besser zur Laststeuerung nutzen. Zwar sind die Wärmepumpen der heutigen Generation technisch ausgereift und im Betrieb zuverlässig, jedoch wird der Anwendungsbereich durch die derzeit maximal erreichbare Vorlauftemperatur von 55°C eingeschränkt. Dies erfordert in bestehenden Gebäuden einen bivalenten Betrieb mit einem zweiten Wärmeerzeuger. Auch die administrativen Hemmnisse sind vielseitig. Wenn z.B. der Schornsteinfeger per Gesetz zum Berater der Bevölkerung in allen die Raumheizung betreffenden Fragen gemacht wird, so wird damit deutlich, welche latenten Probleme sich daraus für ein Heizungssystem ergeben, das keinen Schornstein und somit auch keinen Schornsteinfeger mehr benötigt. Die Handwerksordnung schreibt vor, welche Arbeiten von welchem Handwerker erledigt werden dürfen. Eine konsequente Einhaltung der Handwerksordnung hätte jedoch zur Folge, dass bei der Installation der Wärmepumpe bis zu vier verschiedene Handwerker (Heizungsbauer, Kältetechniker, Elektroinstallateur und ggf. Maurer) zu beteiligen wären. Abgesehen von den organisatorischen Problemen und den zusätzlichen Kos-

8.3 Raumheizflächen

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ten, die dadurch entstehen, bringt ein derartiges Verfahren der Wärmepumpe den Ruf eines komplizierten Heizungssystems ein. Probleme wirft auch das Mietrecht auf, das dem Vermieter vorschreibt, ausschließlich betriebsgebundene Kosten als Heizkosten an den Mieter weiterzuberechnen. Im Falle einer Wärmepumpeninstallation ist der erhöhte Kapitaldienst der Miete zuzuschlagen. Hier sind jedoch enge Grenzen gesetzt durch Höchstgrenzen im öffentlich geförderten Wohnungsbau, durch den Mietpreisspiegel und nicht zuletzt dadurch, dass die erhöhte Miete die Wohnung subjektiv schwerer vermietbar macht, auch wenn niedrigere Heizkosten einen Ausgleich bieten [129]. Ein weiteres Hemmnis für die schnelle Verbreitung der Wärmepumpe ist in den oftmals überhöhten Installationskosten zu sehen. Sie haben ihre Ursache zumeist in der mangelnden Erfahrung des installierenden Gewerbes, das sich auf diesem Wege gegen ein zu hoch eingeschätztes Risiko abzusichern sucht. Die Gewährleistungsdauer der Industrie (zwei Jahre) wird als nicht ausreichend angesehen, da die Handwerker in Streitfällen häufig von der Justiz zu einer fünfjährigen Gewährleistung gezwungen werden [129]. Für Gebäude im Baubestand wird im Wesentlichen mit bivalenten Anlagen zu rechnen sein. Gründe dafür sind, dass die Ölzentralheizung vorhanden ist, dass die meist installierte Radiatorenheizung Einschränkung bzgl. der Vorlauftemperatur bedingen und dass der Wunsch der Elektrizitätsversorgungsunternehmen nach der Unterbrechbarkeit der Anlagen zu günstigen Stromnutzungsbedingungen führt. Im Neubau wird der Kundenwunsch zu nur einem Wärmeerzeugungssystem zur monovalenten Wärmepumpe führen. Sie wird stundenweise unterbrechbar betrieben, durch die die energetische Situation verbessert wird.

8.3 Raumheizflächen Spezifikationen und Anforderungen an Radiatoren und Konvektoren zum Einbau in Zentralheizungsanlagen in Wohngebäuden behandelt DIN EN 442-1 (Stahlheizkörper, Gusseisen-Heizkörper, Gussaluminium-Heizkörper, stranggepresste Aluminiumheizkörper, Röhrenradiatoren, RippenrohrKonvektoren). Für alle Modelle müssen die Normwärmeleistung (∆ϑ = 50 K) und der Übertemperaturexponent angegeben werden. In Flur, Treppenraum und u.U. Toiletten sind keine Heizkörper bei Gebäuden mit hohen Dämmwerten erforderlich. Aus Gründen des Wohnkomforts eingebaute Zweit- und Drittheizkörper in einem Raum, können in

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hochwärmegedämmten Häusern wegfallen. Heizkörper müssen nicht mehr ihren Stammplatz am Fenster haben, sondern können hinter einer Tür oder als Raumteiler aufgestellt werden. Bis heute gilt die Regel: Heizkörper gehören unter oder vor die Fenster. Früher war der Grund dafür die hohe Fugendurchlässigkeit älterer Fensterarten und die niedrige Temperatur der innenliegenden Scheibenoberfläche bei frostigen Außentemperaturen. Der Heizkörper erwärmte die durch die Ritzen eindringende Kaltluft und hob die niedrige Scheibentemperatur durch die aufsteigende Warmluft an. Allerdings gab er auch einen Teil seiner Wärme über die schlecht gedämmte Fensternische nach außen ab. Voraussetzung für eine derartige Heiztechnik ist allerdings ein sehr bewusster Umgang mit der Heizenergie und ein diszipliniertes Lüften der Wohnung. Dauerlüften mit schräggestellten Fenstern, zu lange Absenkzeiten der Heizanlage und ein ungehinderter Luftaustausch vom Keller bis zum Dach können dann zu Komforteinbußen führen. Durch den Einbau von Wärmeschutzgläsern erhöht sich an der Glasoberfläche die Temperatur. Sie steigt am Tag noch durch Sonneneinstrahlung. Demnach müssen Heizkörper nicht mehr zwangsweise am Fenster angeordnet werden. Es entfällt dann auch das leidige Problem, dass raumhohe Vorhänge und Gardinen die Regelung der Thermostatventile am Heizkörper und damit die Wärmeabgabe nachteilig beeinflussen. Heizkörpernischen sind vor allem an Außenwänden erhebliche Schwachstellen in der Wärmebilanz einer Wohnung. Sie sollten unbedingt gedämmt werden. Im Angebot sind flexible Platten aus einer dämmenden Schaumstoff- oder einer wärmereflektierenden Aluminiumschicht, die mit etwas Geschick in Eigenarbeit an der Wand hinter dem Heizkörper angebracht werden können. Kosten: 3 bis 4 Euro je m², die sich schon nach wenigen Heizperioden bezahlt machen. Die Wärmeschutzverordnung forderte, dass der Wärmedurchgangskoeffizient für Außenwände im Bereich von Heizkörpern den Wert der nichttransparenten Außenwände des Gebäudes nicht unterschreiten darf. Bei der Energie-Einsparverordnung wurde diese Forderung ersatzlos gestrichen, weil diese Forderung in DIN 4108-2 erhoben wird. Auf keinen Fall sollen Heizkörper verkleidet, mit Vorhängen zugehängt, oder mit Möbeln verstellt werden. Auch weit über den Heizkörper ragende Fensterbänke verschlechtern die Luftzirkulation [213]. Bei Heizkörpern vor einem Fenster tritt ein erhöhter Wärmestrom durch die Außenfläche auf, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen zum Wärmeschutz vorgesehen werden. Bei Heizkörpern vor Fensterflächen wird nach einer Mitteilung im Bundesanzeiger Nr. 246 vom 31.Dezember 1994 verlangt, dass eine nicht-demontierbare oder integrierte Abdeckung an der

8.3 Raumheizflächen

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Rückseite des Heizkörpers mit einem Wärmedurchgangskoeffizient U ≤ 0,9 W/(m²K) anzubringen ist. Diese Forderung gilt auch nach Einführung der EnEV weiterhin in Verbindung mit der Anlage 8.2 der Bauregelliste A Teil 1, Ausgabe 97/1. Für die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten der Abdeckung können nach Messungen angenommen werden [287]: − Temperatur zwischen Fenster und Abdeckung: 10°C . . . 20°C − Temperatur zwischen Abdeckung und Heizkörpern: 50°C . . . 60°C − Wärmeübergangskoeffizient zwischen Fenster und Abdeckung: (10 . . . 15) W/(m²K) − Wärmeübergangskoeffizient zwischen Abdeckung und Heizkörper (15 . . . 20) W/(m²K).

Bei Heizkörpern vor einer Außenwand tritt ein erhöhter Wärmestrom durch die Außenflächen auf, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen zum Wärmeschutz vorgesehen werden. Bei Heizkörpern vor Außenwänden wird, durch den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 vorgeschrieben, dass die Außenwand im Bereich des Heizkörpers den gleichen Wärmedurchgangskoeffizient wie der übrige nicht transparente Bereich besitzen muss, was eine naheliegende Forderung darstellt. Zusätzliche Verluste treten aber durch die direkte Strahlung des Heizkörpers an die Außenwand und durch verstärkte Konvektion in diesem Bereich auf. Eine Berechnung dieser Wärmeaustauschvorgänge zeigt, dass je nach Rückwandtemperatur des Heizkörpers der Wärmestrom durch die Außenwand bis zu 50% (durch Vergrößern des inneren Wärmeübergangskoeffizienten ≈ 15 W/(m²K)) erhöht wird. Nur bei nahezu vollständiger Unterbindung der Strahlung, ließe sich dieser zusätzliche Verlust vermeiden [287]. Auch wenn Heizkörper mit gedämmten Strahlungsschirmen in Verbindung mit Wärmeschutzverglasung vor Fensterflächen angebracht werden, sind die Wärmeverluste noch unnötig hoch. Generell sollten gut gedämmte Fensterbrüstungen gebaut und die Heizkörper neben den Fenstern angebracht werden. Nach Beobachtungen der Bauindustrie entfallen zunehmend wegen der kleinen Heizkörperbautiefen die Heizkörpernischen (Kostengründe) [220]. Ein Verriegeln der Heizkörper bei geöffneten Fenstern könnten zu einem energiebewussterem Lüften führen, da dann nämlich der Raum auskühlt [186], Bild 8.07.

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Bild 8.07. Funktionsschema einer energiesparenden Fensterlüftung.

Nach DIN EN 442-2 Radiatoren und Konvektoren, Prüfung und Leistungsangaben, gilt als Normpunkt: Vorlauftemperatur Rücklauftemperatur Raumtemperatur

ϑV = 75°C ϑR = 65°C ϑi = 20°C

Mittlere Heizkörpertemperatur ϑm =

ϑ V + ϑ R 75° C + 65° C = = 70°C 2 2

Übertemperatur ∆ϑ zwischen Heizkörper und Raumtemperatur ∆ϑ = ϑm - ϑi = 70°C - 20°C = 50K Die Umrechnung der Normwärmeleistung auf eine Wärmeleistung eines Heizkörpers errechnet sich wie folgt:

tatsächliche

8.3 Raumheizflächen

Q Qs n ∆ϑln ∆ϑln, n

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. . . umgerechnete Wärmeleistung . . . Normwärmeleistung . . . Heizkörperexponent . . . gewünschte Übertemperatur (log) . . . Normübertemperatur ≈ 50K § ∆ϑ ln · ¸ Q = Qs ¨ © ∆ϑ ln,n ¹

n

Um das mühevolle Rechnen zu vereinfachen, rechnet man mit Umrechnungsfaktoren f, die angeben, um wie viel größer oder kleiner der Heizkörper wird, wenn von der Normauslegung 75°C/55°C/20°C abgewichen wird. Tabelle 8.01 enthält Umrechnungsfaktoren für den Faktor f des Heizkörperexponenten n = 1,3. Tabelle 8.01. Umrechnungsfaktoren für verschiedene Heizmittel- und Raumtemperaturen.

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Beispiel:

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

n = 1,3, Qs = 1200 W, ϑV = 55°C, ϑR = 45°C, ϑi = 20°C, somit Q = Qs · f = 1200 W · 1,96 = 2352 W.

Um den Komfort zu erhöhen und die Wärmeverluste einer Heizungsanlage zu senken, gilt heute eine Auslegung von 70°C/50°C als Standard. Bei der Auslegung mit verbesserter Wärmedämmung an der Außenwand und am Fenster kann dieser Wert auch noch bei 55°C/45°C liegen. Vorteile, wenn man die dazu passenden Heizkörper wählt: − Die Behaglichkeit in den mit Radiatoren beheizten Räumen steigt, weil der Anteil der Wärmeabgabe durch Strahlung gegenüber dem durch Konvektion steigt. − Durch die geringere Luftbewegung wegen niedrigerer Oberflächentemperaturen am Heizkörper nimmt der Staubtransport im Raum ab. − Die Wärmeabgabe der Heizungsanlage reagiert schneller auf Sonneneinstrahlung und Fremdwärme in der Wohnung. − Die Brennwerttechnik zeigt deutlicher ihre Vorteile, weil der Heizbetrieb der Anlage ständig unter dem Kondensationspunkt der Abgase erfolgt. Die Kondensationswärme im Wasserdampf, der bei herkömmlichen Kesseln mit den Abgasen entweicht, kann größtenteils für die Raumheizung genutzt werden. − Das Heizsystem verfügt über eine Leistungsreserve, falls die Wärmeverluste höher als rechnerisch angenommen sind, oder eine rasche Erhöhung der Raumtemperatur gewünscht wird.

Eine weitere Absenkung der Auslegungstemperaturen ist überzogen. Bei höherem Wärmeschutz sollte das Heizsystem eher verkleinert werden. Hauptsächlich nach dem Einbau von Wärmeschutzfenstern mit hohen Dämmwerten lohnt sich solch eine Planung. Höhere Kosten für die Dämmung können über Abstriche bei der Heizung finanziert werden. Müssen Heizkörper ausgetauscht werden, wenn ein neuer Heizkessel im Gebäudebestand installiert wird? Heizkörper sollten stets gewechselt werden, wenn sich Roststellen zeigen oder Heizwasser austritt. Ansonsten können die Heizflächen in den Räumen vom Einbau eines neuen Heizkessels meist unberührt bleiben. Denn fast immer passt eine neuzeitliche Energie sparende Heizungsanlage zu jahrzehntealten Heizkörpern. Weil Heizsysteme früher oft recht großzügig ausgelegt wurden, sind die Heizkörper auch nach einer Temperaturabsenkung des Heizwassers noch groß genug, um die Räume ausreichend und schnell aufzuheizen.

8.3 Raumheizflächen

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Heizsysteme in Altbauten wurden häufig für höhere Heizwassertemperaturen – in der Regel 90°C/70°C – ausgelegt. Durch übergroße Heizkörper und Maßnahmen, die den Wärmeschutz verringern (Wärmedämmung, fugendichte Fenster) können auch solche Anlagen mit 75°C/60°C bei der jeweils tiefsten Auslegungstemperatur betrieben werden. Sollte jedoch eine geplante 90°C/70°C-Anlage eine tatsächliche Vorlauftemperatur von 90°C benötigen, ist die Brennwerttechnik aus wirtschaftlichen Gründen nur bedingt empfehlenswert. Bei der Beheizung von Wohn- und wohnähnlichen Gebäuden, Bürogebäuden u.ä. ist davon auszugehen, dass nach den Forderungen der EnEV die Fensterinnenflächen im Mittel um 7 K und die innenseitigen Außenwände um etwa 1,5 K unterhalb der Rauminnentemperatur (Lufttemperatur) liegen. Bedingung für die Auslegung der Raumheizfläche ist bei dieser Betrachtungsweise, dass sie genau so lang sein muss wie die Fensterfläche, d.h. die Raumheizfläche muss die gesamte Brüstungsfläche unter einem Fenster belegen. Weiterhin gilt nach Bild 8.08, dass das Produkt aus Heizflächenhöhe und Heizflächen-Übertemperatur gleich sein muss dem Produkt aus der Fensterhöhe und der Untertemperatur, das ist die Temperaturdifferenz zwischen Raumtemperatur und mittlerer innerer Fensterobenflächentemperatur.

Bild 8.08. Heizkörper-Auslegung nach Behaglichkeitskriterien [135].

Beispiel: − Fensterhöhe 1,2 m (Rohbaumaß) − Untertemperatur (Fenster - Raum) 7 K − Heizkörperhöhe 0,4 m

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Hieraus ergibt sich die Übertemperatur zwischen Raumheizfläche und Raum nach der Formel in Bild 8.08: 1,2 m · 7 K / 0,4 m = 21 K Somit kann eine Vorlauf-Übertemperatur von 21 bis 25 K gewählt werden unter Berücksichtigung des gleitenden Heizbetriebes. Hieraus lässt sich die Vorlauftemperatur für eine Warmwasserheizung näherungsweise ermitteln mit 20°C + 25 K etwa 45°C, und da wahrscheinlich unterschiedliche Raumheizflächen bei unterschiedlichen Raumtemperaturen an die Verteilleitungen angeschlossen sind, wird eine Vorlauftemperatur von 50°C für die Auslegung der Heizungsanlage gewählt werden. Die Auslegungsleistungen der Raumheizflächen in dem betreffenden Versorgungsbereich sind für unterschiedliche Temperaturspreizungen auszuwählen. Die bisher übliche Methode der Raumheizflächenauslegung mit festen Temperaturwerten und Temperaturspreizungen ist nicht mehr richtig [128]. Künftig müssen Heizkörperauslegungen an veränderte Randbedingungen angepasst werden. Die Normheizlast nach DIN EN 12 831 „Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast“ liegt heute bei einem Drittel der Werte vor 20 Jahren. Nutzer reagieren darauf, indem sie in Räumen leichtere Bekleidung anlegen. Das macht sie empfindlicher für Temperaturunterschiede und deshalb muss dem allgemein gestiegenen Anspruch an Behaglichkeit Rechnung getragen werden. „Freie“ Heizkörper (vor oder unter dem Fenster, an einer Wand, mitten im Raum als Raumtrenner, in einem flachen Bodenschacht als Unterflurkonvektor, unter der Decke als Deckenstrahlplatten usw. sind im Gegensatz zu beispielsweise Flächenheizungen (Fußbodenheizung, Wandflächenheizung, Deckenheizung) nicht in eine bestimmte Umfassungsfläche des Raumes integriert. Die Aufgaben von Heizkörpern sind neben der Wärmezufuhr der gezielte Ausgleich der Strahlungswirkung „kalter“ Umfassungsflächen, die Erzeugung einer Luftströmung (von einer „kalten“ Umfassungsfläche oder Luftumwälzung im Raum), eine Aufheizreserve bereitzustellen und Zusatznutzen zu bieten (z.B. als Handtuchhalter, Sitzbank, Raumtrenner, Treppengeländer oder als gestalterisches Element). Für den neuen Auslegungsansatz wurde in der Richtlinie VDI 6030 Blatt 1 der Begriff „Behaglichkeitsdefizite“ definiert. Diese Defizite werden aufgefasst als Unterschiede gegenüber einer von Luftströmungen ungestörten Isothermen Umgebung mit Auslegungs-Innentemperatur. Als Behaglichkeitsdefizite „kalter“ Umfassungsflächen treten aufgrund deren Untertemperatur das Strahlungsdefizit und die Fallluftströmung auf. Bei

8.3 Raumheizflächen

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der neuen Vorgehensweise kommt es nicht mehr nur auf eine pauschal empfundene Behaglichkeit an, sondern auf das gezielte Beseitigen von Behaglichkeitsdefiziten. Die Untertemperatur als der Messwert für ein Defizit ist die Differenz zwischen einer mittleren Oberflächentemperatur und der Auslegungs-Innentemperatur, abhängig von der Übertemperatur des Raumes und von den U-Werten der Umfassungsfläche, deren Untertemperatur kleiner ist als 4 K, braucht nicht als „kalt“ aufgefasst werden, ebenso nicht, wenn ein Umfassungselement vernachlässigbar klein ist, d.h. kleiner als 0,5 m². Nicht mehr der Gesamtraum wird von der VDI 6030 Blatt 1 als Beheizungsziel angesehen, sondern nur ein für den Aufenthalt der Person wesentlicher Teil: Die Anforderungszone Bild 8.09. In ihr dürfen definitionsgemäß keine Behaglichkeitsdefizite auftreten, beziehungsweise die Anordnung und Größe der freien Raumheizflächen müssen dafür sorgen, dass in dieser Zone die Anforderungen erfüllt sind. Hieraus folgt aus der Festlegung der Anforderungszone, welche Heizflächen zur Erfüllung der Anforderungen überhaupt in Frage kommen. Als „Heizfläche“ werden hier im weitesten Sinne auch eine Luftheizung, eine Bodenheizung, ein Kachelofen oder Ähnliches angesehen.

Bild 8.09. Bestimmung der „Anforderungszone“ nach VDI 6030 Blatt 1.

Bei der Anforderungsstufe 1 genügt es, nur die Normheizlast zu decken. Dies entspricht den bisherigen Auslegungsgepflogenheiten z.B. nach DIN 4701-3. Bei einer derart niedrigen Anforderung gibt es keine besonderen

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Bedingungen für die Heizkörperanordnung oder die Abmessungen, auch können die Wassertemperaturen frei gewählt werden – natürlich im Rahmen dessen, was der Wärmeerzeuger erreicht. Nach Anforderungsstufe 2 wird zusätzlich ein Teil der Behaglichkeitsdefizite beseitigt und zwar das Strahlungsdefizit z.B. einer „kalten“ Fensterfläche. Die Raumheizfläche sorgt damit dafür, dass die Halbraumstrahlungstemperatur in Richtung der „kalten“ Umfassungsfläche sich nicht von der Auslegungs-Innentemperatur unterscheidet. Dadurch, dass nun eine Bedingung für die Wassertemperatur besteht, und diese meist deutlich niedriger ist als für Auslegungsstufe 1, lässt sich als weitere Funktion eine Aufheizreserve herstellen. Hierzu kann zu Aufheizzwecken aus dem Absenk-Heizbetrieb heraus die Vorlauftemperatur und/oder der Wasserstrom angehoben werden. Damit lassen sich ohne weiteres Aufheizreserven von über 100% erreichen. Mit der Anforderungsstufe 3 wird eine vollständige Beseitigung der Behaglichkeitsdefizite im Sinne der VDI-Richtlinie vorgegeben: Alle Funktionen werden gefordert. D.h. in der Anforderungszone dürfen nur keine Behaglichkeitsdefizite mehr auftreten. Die Art einer Heizfläche und ihrer Regelung sowie ihrer Auslegung haben einen erheblichen Einfluss auf den Umfang der Energiemenge, die über die Nutzenanforderung hinaus dem Raum aufgezwungen wird, also eigentlich vergeudet ist. Die Relation zwischen dem tatsächlichen Aufwand und dem Nutzen bezeichnet man mit der Aufwandszahl. Verringerte Volumenströme verlangen eine genaue Auswahl der Thermostatventile für die Einzelraumregelung an den Heizkörpern und einen tatsächlich durchgeführten und dokumentierten hydraulischen Abgleich. Das Ventilangebot der Hersteller ist auf kleine Durchlasswerte (kVS-Werte < 0,1 m³/h) auszudehnen. Erforderlich sind Thermostatventile, die ein nahezu proportionales Verhalten in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 K aufweisen. Das Zusammenspiel zwischen kleinen Volumenströmen, proportional regelnden Thermostatventilen und korrekt ausgelegten Heizflächen wird zukünftig an Bedeutung gewinnen. Dies gilt um so mehr, da Nahwärmesysteme und Brennwerttechnik große Spreizungen und niedrige Rücklauftemperaturen verlangen. Zonal sind Regeleinrichtungen vorzusehen, wenn ein sehr unterschiedliches räumlich und zeitlich eingeschränktes Nutzerprofil vorliegt. Typisches Beispiel sind hierfür Schulen mit Versorgung einer Hausmeisterwohnung. In der Richtlinie VDI 2067 Blatt 20 „Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen; Energieaufwand der Nutzenübergabe bei Warmwasserheizungen“ sind Aufwandszahlen für alle relevanten Heizflächen mit den zugehörigen Bedingungen angegeben.

8.3 Raumheizflächen

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Als Auslegungsvorgaben: − − − − − −

Auslegungs-Innentemperatur gewünschte Anforderungszone Anforderungsstufe Anheizreserve Zusatznutzen maximale Aufwandszahl.

Die VDI-Richtlinie enthält ausführliche Berechnungshinweise und Beispiele. Bei Heizungsanlagen mit Raumheizflächen sollten grundsätzlich nur solche mit einer niedrigen Zeitkonstante, also niedriger Speicherkapazität und hohem Leistungsvermögen gewählt werden. Dies wäre auch eine Empfehlung für Neuentwicklungen von Heizflächen. Für die Auslegung der Heizflächen ist allein die Normheizlast nicht ausreichend; notwendig ist vielmehr, dass mit der örtlichen und gezielten Beseitigung der Behaglichkeitsdefizite mit Sicherheit bestimmte vorgegebene Behaglichkeitsbedingungen vollständig hergestellt werden. Nur so lassen sich unterschiedliche Anlagenkonzepte vergleichen. Für Flächenheizungen werden in der EnEV keine fest verbindlichen Dämmwerte zur Begrenzung der Wärmeverluste gegen Außenluft, das Erdreich oder Gebäudeteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen vorgegeben. Gemäß EnEV § 6 werden daher die Mindestdämmanforderungen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik, der DIN EN 1264-4 (seit Dezember 2001), empfohlen. Höhere Dämmanforderungen könnten, soweit sie für die Gebäudehülle seitens des baulichen Wärmeschutzes gewünscht sind, realisiert werden. Nach DIN EN 1264-4 sind Fußbodenheizungsrohre mehr als − 50 mm von senkrechten Bauwerksteilen und − 200 mm von Schornsteinen und offenen Kaminen, offener oder gemauerten Schächten sowie Aufzugsschächten entfernt zu verlegen.

Alle Kupplungen in der Fußbodenkonstruktion müssen auf der Revisionszeichnung genau positioniert und bezeichnet werden. Die Befestigungsabstände sind auf max. 500 mm zu begrenzen . Die max. Temperatur in der Nähe der Heizelemente im Estrich darf 55°C nicht überschreiten. Jeder beheizte Raum muss mit mindestens einem Heizkreis ausgestattet sein. Z.B. darf ein WC und eine Diele nicht zu einem Heizkreis verbunden werden.

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Für die Dämmung von Gebäudearten, die nicht der DIN EN 1264-4 unterliegen (z.B. Industriebauten, Sporthallen) gilt gemäß EnEV der Mindest-Wärmeschutz nach DIN 4108-2 Tabelle 3 wie folgt: − Innentemperatur < 12°C: Keine Anforderungen − Innentemperatur 12°C bis 19°C und jährlich mehr als 4 Monate beheizt: Min. Wärmedurchlasswiderstand des Bauteils Fußboden Rges = 0,55 m²·K/W, entspricht ca. einer 15 mm dicken Dämmung WLG 040. − Innentemperatur ≥ 19°C: Rges = 0,90 m²·K/W für den min. Wärmedurchlasswiderstand des Bauteils Fußboden. Der R-Wert ist nur bis zu einer Raumtiefe von 5 m erforderlich (Randdämmung), entspricht ca. einer 25 mm dicken Dämmung WLG 040.

Die Befreiung von den Dämmforderungen ist gemäß EnEV § 17 möglich. Der geänderte Fußbodenaufbau nach DIN EN 1264-4 macht den Fortschritt deutlich (Bild 8.10): Die Dämmung ist dicker und die Heizebene flacher geworden. Beheizte Böden schneiden hinsichtlich ihrer Höhe nicht schlechter ab als unbeheizte. Wirksam unterstützt wird die Regelfähigkeit durch einen massearmen Aufbau (Estrichhöhen, z.B. zwischen 50 und 55 mm), wie er bei Fußbodenheizungssystemen heute möglich ist.

Bild 8.10. Einfluss der Norm DIN EN 1264-4 auf Dämmungs- und Heizebenedicke.

Zu beachten sind bei der Planung von Fußbodenheizungen: DIN EN 1264-1: Fußbodenheizung, Systeme und Komponenten, Teil 1: Definitionen und Symbole. 1997. DIN EN 1264-2: Wie vor, Teil 2: Bestimmung der Wärmeleistung. 1997. DIN EN 1264-3: Wie vor, Teil 3: Auslegung. 1997.

8.3 Raumheizflächen

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Wird auf einen öffentlich rechtlichen Nachweis für die zusätzlichen spezifischen Transmissionswärmeverluste der Fußbodenheizung verzichtet, so muss nach DIN V 4108-6 die Dämmschicht mit einem Rλ-Wert von 2,0 m²·K/W ausgeführt werden. Dies würde bei einer WLG von 040 eine Dämmschichtdicke von 8 cm bedeuten. Wird der rechnerische Nachweis dagegen erbracht, sind mindestens die Wärmedämmangaben der DIN EN 1264-4 einzuhalten, auch wenn die EnEV eine dünnere Dämmschichtdicke zulassen würde. Es ist für das ausführende Unternehmen wichtig, sich vom Bauherren den Energiebedarfsausweis aushändigen zu lassen; denn nur so kann überprüft werden, mit welchem U-Wert die Angebotsplanung zu erfolgen hat. Hier kann es durchaus sein, dass wesentlich erhöhte Wärmedämmvorgaben im Vergleich zur früheren Wärmeschutzverordnung gefordert werden. Genauso ist es auch möglich, dass die Mindestanforderungen entsprechend DIN EN 1264-4 mit preisgünstigen WärmedämmMaterialien erbracht werden können. Erst die genaue Kenntnis über den jeweiligen Einzelfall verhindert Fehlkalkulationen. Erhöhte Anforderungen mit Werten U ≤ (0,35 bis 0,2) W/(m²K) sind technisch nur durch Zusatzwärmedämm-Materialien mit WLG 025 zu bewerkstelligen. Der Anwendungsbereich von Fußbodenheizungen erweitert sich einerseits, weil das Raumklima bei verbessertem Dämmstandard günstiger wird, andererseits, weil sich Probleme des hydraulischen Abgleiches sowohl im Auslegungsfall als auch im Betrieb im Teillastbereich leicht beherrschen lassen. Fußbodenheizung ist besonders bei Anwendung in Kombination mit Niedertemperaturwärmeerzeugung (Solaranlagen, Wärmepumpen) mit Vorteil einzusetzen sofern der Heizwärmebedarf auf das angestrebte Ziel von 35 bis 45 Watt/m² sinkt. Hier kommt der Selbstregeleffekt besonders gut zum Tragen. Untersuchungen zeigen, dass sich signifikante Unterschiede im Regelverhalten einer Niedertemperaturheizung in gut gedämmten Räumen nicht argumentieren lassen. Die Schwankungen der Raumtemperatur durch zusätzliche Fremdwärme, Sonnenschein usw. lagen meist unter 2 K [232]. Für den allgemeinen Wohnungsbau ist die Fußbodenheizung aufgrund ihrer guten Eigenschaften bezüglich des Komforts geeignet; bei Objekten mit starken Sonnegewinnen müssen folgende Maßnahmen getroffen werden: Abschattung oder aktiver Sonnenschutz, Einsatz von Sonnenfühlern als Regelstrategie, möglichst tiefe Vorlauftemperaturen, kleiner Fußbodenwiderstand. Für die Auslegung und Installation von Fußbodenheizung ist die Norm DIN EN 1264-4 anzuwenden. Diese Norm gibt detailliert Richtlinien für

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die stationäre Auslegung der Fußbodenheizung, aber keine Empfehlungen hinsichtlich der Regelung. DIN EN 1264-4 fordert einen thermischen Widerstand für die Dämmung unter der Heizebene von Ru > 1,25 m²·K/W. Dies entspricht einem U-Wert von 0,8 W/(m²K), entsprechend ca. 5 cm Dämmung. DIN 4108-2 fordert einen Wärmedurchlasswiderstand von 0,9 m²·K/W für an das Erdreich grenzende Fußböden (4 cm Dämmung) und von 1,75 m²·K/W für an Außenluft grenzende Fußböden (7 cm Dämmung), bezieht sich aber beim 2. Wert direkt auf Fußkälte und somit nicht auf Fußbodenheizungen. Die geforderten Dämmschichtdicken sind also gering. Bei Objekten mit sehr stark schwankender Nutzung (variable interne Lasten und mit rascher Änderung des Sollwertes der Raumtemperatur) ist die Fußbodenheizung allein eher nicht zu empfehlen. Hier ist allenfalls eine Kombination der Fußbodenheizung für die Grundlast mit schneller reagierenden Heizkörpern zu erwägen. Der Fußbodenwiderstand ist generell tief zu halten. Bei größerem Fußbodenwiderstand muss die Vorlauftemperatur entsprechend angehoben werden, was zu einer Verminderung des Selbstregeleffektes führt. Wo es aus Gründen der individuellen Heizkostenabrechnung zulässig ist, sollen Zonen mit stark unterschiedlicher Nutzung und Orientierung möglichst in separate Heizkreise mit eigener Vorlauftemperatur zusammengefasst werden. Wo dies nicht möglich ist, sollen zusätzlich Thermostatventile installiert werden. Bei Siedlungen soll für Gebäude unterschiedlicher Orientierung und/oder Nutzung die Heizung nach individuell eingestellten Heizkurven geregelt werden. Eine witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung soll in jedem Fall als Grundstrategie eingesetzt werden. Thermostatventile sind in nordorientierten, wenig besonnten oder mit geringer Variation der internen Lasten betriebenen Räume einzusetzen, wenn eine individuelle Sollwerteinstellung erforderlich ist. Der Entscheid über den Einsatz muss in der Planungsphase erfolgen, weil eine spätere Aufrüstung bei Fußbodenheizungen mit sehr großem Aufwand verbunden ist. Die Fußbodenheizung ist im Prinzip schlecht regelbar, weil die Masse Estrich eine Regelverzögerung von bis zu 6 h beinhalten kann. Andererseits wurden trotz dieser Trägheit in Minimalenergiehäusern mit einem Wärmebedarf kleiner als 30 kWh/(m²a) durch den Selbstregeleffekt die besten regeltechnischen Werte erzielt, weit besser als mit Radiatoren. Hinzu kommt der Bonus, dass bei großflächiger Strahlungswärme die Raumtemperaturen geringer gefahren werden können. Werden zusätzlich solare Zugewinne erzielt, regelt sich bei erhöhter Raumtemperatur die Fußbodenheizung selbst herunter. Die Leistung geht ohne zusätzliche Regeltechnik gegen Null. Man nennt das den Selbstregeleffekt.

8.3 Raumheizflächen

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Es gibt nun folgende Probleme: − Durch die raumweise zusätzliche Regelung wird die Regelkurve der Fußbodenheizung nicht verbessert, vielmehr erhält man jetzt eine reine Zweipunktsteuerung mit einer Verzögerung von bis zu 6 h. Somit benötigt man zukünftig den „Wärmespeicher“ Estrich. − Die Anlagen werden verteuert. Die Regelungen sind jetzt viel aufwendiger als bei Heizkörpern, weil die Regelung an den Verteilern erfolgen muss, also aufwendige elektrische Verdrahtungen notwendig sind. − Bei kleinsten Anlagen sind sogar Pufferspeicher einzusetzen, um ein unwirtschaftliches Takten zu vermeiden. Dazu fehlt bei Ein- bis Zweifamilienhäusern oder bei Etagenwohnungen der Platz. Das Konzept der Mehrstundenspeicherung über den Estrich wird unmöglich, PufferLadespeicher groß und unwirtschaftlich [228].

Wegen der großen Bedeutung der Heizkurve auf Komfort und Energieverbrauch soll die Einstellung mit Sorgfalt unter Berücksichtigung folgender Empfehlungen vorgenommen werden: − Wahl eines Referenz-Raumes. In der Regel wird ein Raum mit den kleinsten Gewinnen als Referenzraum gewählt. Es soll jedoch darauf geachtet werden, dass die Komfortbedingungen in diesem Raum eher auf der „tieferen Seite“ des Toleranzbandes liegen, weil alle übrigen Räume automatisch höhere Raumtemperaturen haben werden. − Während der Einstellung sollte eine möglichst typische Nutzung (d.h. interne Lasten, Lüften usw.) herrschen.

Wird nach der Einstellung der Heizkurve die Betriebsweise geändert, z.B. von Abschaltung in den Nachtstunden (Jahresenergieeinsparung von max. 1% bis 3%) auf durchgehenden Betrieb usw., muss die Heizkurve neu eingestellt werden [241; 245]. Der Einfluss der Baumasse ist erheblich größer auf die Raumtemperatur bei Einwirken von Fremdwärme in einen Raum, als der Einfluss des Heizungssystems. Bei Niedrigenergiehäusern ist die Auswirkung geringer als bei Standardhäusern. In einem Niedrigenergiehaus mit großem Südfenster übersteigt die Belastung durch Sonne, Menschen und Beleuchtung oft den Wärmebedarf. Das bedeutet, dass das Heizsystem die Raumtemperatur nicht regeln kann. In diesem Fall ist der Anstieg der Raumtemperatur umso geringer, je größer die Speicherfähigkeit des Raumes ist. Der Hauptzweck eines Niedrigenergiehauses ist es, den Jahresenergieverbrauch zu senken. Dies erfolgt natürlich nicht nur durch eine gute Dämmung des Hauses und eine leistungsfähige Regelung. Auch die Wärmeerzeugung, Verteilung und

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Abgabe von Wärme müssen optimiert werden, so wie die Speicherfähigkeit des Gebäudes [232]. Gerade in Gebäuden mit geringer Heizlast ist der Einsatz von Fußbodenheizung besonders sinnvoll. Dabei muss das Gesamtbild einschließlich Behaglichkeit, Regelungssystem, Verteilungssystem und energetischer Wirkungsgrad bewertet werden [185]. Bei Fußbodenheizsystemen werden bei einer Kombination aus witterungsgeführter Heizmitteltemperaturregelung, einem Raumthermostaten und dem Selbstregeleffekt die Einflüsse von Änderungen der Außentemperatur und internen Lasten wirkungsvoll ausgeregelt. Die Einzelraumregelung bringt zusätzlich die Möglichkeit einer individuellen Einstellung der gewünschten Raumtemperatur, einer Kompensation für eine nicht perfekt eingeregelte Heizungsanlage und individuelle Raumtemperaturabsenkungen [185]. Auch DIN V 4701-10 räumt den Niedertemperaturheizungsanlagen für die Spreizung 35/28°C gegenüber 70/55°C Pluspunkte ein, die sich aus den geringen Wärmeverlusten in der Verteilung errechnen. Bei Fußbodenheizsystemen besonders für Sanierungsaufgaben und für Altbauten werden vielfach praxisfremde Aufbauhöhen im günstigsten Fall von 38 mm genannt. Absichtlich verschwiegen wird dabei, dass Altböden sehr oft uneben und schräg sind und zu allererst einen fachtechnisch perfekt eingebrachten und trittfesten lage- und formstabilen Ausgleich brauchen. Als Lastverteilschicht wird 8 mm Laminat bzw. Parkett direkt auf die mit den Rohren ausgelegten Systemplatten PS20 empfohlen. In solchen Fällen scheint es den Herstellern, die die Systemplatten ja über den oft unkundigen Großhandel liefern, wohl besonders an der Steigerung des Bekanntheitsgrades gelegen sein, nicht jedoch an einer konkreten Information und Vorstellung einer dauerhaften vorschriften- und DIN-gerechten Lösung. So kann man (Sanierungs-)Bauherren und Heizungsfachbetriebe nur schädigen. Und dann werden Gutachter beschäftigt und Rechtsanwälte und Gerichte eingeschaltet und die ausführenden Heizungsfachbetriebe haben nur noch Ärger. Für Freiflächenheizungen bei Gehwegen, Straßen, Außentreppen, Garagenrampen, Brücken, Sportplätzen, Parkplätzen gelten völlig andere Kriterien als für Fußbodenheizungen im Geschossbau. Sie sind sehr verbrauchsintensiv, was eine Regelung mit Eismeldern erfordert, die unnötigen Betrieb vermeidet. Voraussetzung hierfür ist ein zusätzlicher Heizkreis von der Warmwasser-Zentralheizung. In der EnEV und den begleitenden Normen ist hierzu keine Angabe gegeben, denn: Was man im Gebäude unter großen ingenieursmäßigen Anstrengungen versucht einzusparen, „bläst man bedenkenlos mit einer Freiflächenheizung wieder in die Luft“. Überschlägt man die Energiebilanz einer Garageneinfahrt z.B., lässt sich zunächst ein weiteres Haus ohne glatteisfreie Einfahrt damit beheizen.

8.4 Pumpenauslegung

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8.4 Pumpenauslegung Die bedarfsgerechte Auslegung der Heizungs-Umwälzpumpen ist eine wichtige Forderung in der EnEV § 12 (3). In wissenschaftlichen Untersuchungen [438] wurde festgestellt, dass i.a. zu große Heizungsumwälzpumpen eingebaut sind. Bezogen auf die notwendige elektrische Anschlussleistung waren die vorgefundenen Pumpen um das 2,7fache (bei Ein- und Zweifamilienhäusern) bis zum 3,4fachen (bei Mehrfamilienhäusern) zu groß. „Dazu kommen 300 verschenkte Millionen Euro für überflüssigen Strom, den die Heizungsumwälzpumpen nur deshalb schlucken, weil sie schlecht geregelt sind“ (ZEIT 2001 Nr. 19 S. 33). Im Heizungsbereich sind heute überwiegend Pumpensysteme mit Asynchronmaschinen in Spaltrohrtechnik in Betrieb, sogenannte Nassläufer. Diese Pumpen haben den Vorteil, dass sie wartungsfrei und nahezu geräuschlos sind. Das konstruktive Merkmal des Nassläufers besteht darin, dass der Rotor, der das Laufrad antreibt, im Fördermedium sitzt. Die Abgrenzung des Fördermediums zum stromführenden Stator übernimmt ein Spaltrohr aus nichtmagnetisierbarem Edelstahl. Wegen des großen Luftspaltes zwischen Stator und Rotor weisen die Nassläufer einen geringen Wirkungsgrad auf, verbunden mit einem relativ hohen Primärenergiebedarf und entsprechenden Betriebskosten. Heute werden nur noch Hocheffizienzpumpen mit ECM-Technologie verwendet (Electronic Comunicated Motor). Es handelt sich hier um einen elektronisch kommutierten Motor mit Dauermagnet-Rotor und einer Nassraumkapselung. Diese Konstruktion ermöglicht eine deutliche Reduzierung des Stromverbrauchs. Einsatzbereich bis +110°C Wassertemperatur. Wirkungsgrade zwischen 60% und 85% je nach Leistung. Die hohen Qualitätsanforderungen an Umwälzpumpen haben erheblichen Einfluss auf die Anlagenhydraulik, besonders bei der Einbindung von Brennwertkesseln sowie Solaranlagen bei kleinem Heizwärmeverbrauch. Künftig muss für die Erfüllung der Forderungen davon ausgegangen werden, dass die meisten Heizungsanlagen im Teillastbereich (80 bis 90% der Anlagen) arbeiten und dies mit hoher Regelgüte (Ausschöpfung des Energiesparpotentials). Eines der Hauptprobleme der gesamten HeizungsRegelungstechnik ist aber der mangelhafte hydraulische Abgleich in den Anlagen. Besonders die Einführung des energetisch guten Thermostatventils hat durch seine eigene Mengen-Drosselregelung am Heizkörper dazu geführt, dass sich die Volumenströme in der Anlage ständig ändern, variabel sind und es dadurch zu erheblichen Druckschwankungen sowie Verteilungsschwierigkeiten kommt. Dieses Problem setzt sich bei der Zusammenarbeit von Wärmeerzeuger und Wärmeverbraucher fort. Während sich

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auf der Verbraucherseite die Wärmeanforderung und damit der abgenommene Wasser-Volumenstrom kontinuierlich ändert, wird seitens der Wärmeerzeugeranlage Wärmemenge und Wasser-Volumenstrom in groben Stufenrastern angeboten. Eine hydraulische Entkopplung am Wärmeerzeuger (die hydraulische Weiche) sowie am Stellglied-Regler/Verteiler (druckverlustarmer Verteiler) ist unbedingt zur Problemlösung nötig. Der Wärmeverteiler hat somit die Aufgabe, die zugeführte Wärme auf einen oder mehrere Verbraucher – Lufterhitzer, Radiatoren, Heizgruppen – in genügender Menge und Temperatur zu verteilen. Unterschiedliche Belastungen der Wärmeverbraucher müssen so aufgefangen werden, dass für die verbleibenden Wärmeverbraucher und auch für den Wärmeerzeuger keine gegenseitige Beeinflussung eintritt. Durch die verminderten Volumenströme können Rohrnetze widerstands- bzw. differenzdruckarm gebaut werden. Dies erleichtert auch den sog. hydraulischen Abgleich, d.h. die richtige Zuordnung der Auslegungsvolumenströme zu den Heizwärmeverbrauchern. Nicht nur in der Elektrotechnik sollten die eigentlichen Widerstände in den Verbrauchern liegen, während das Verteilnetz möglichst widerstandsfrei ist. Dies führt zu neuen Planungsregeln beispielsweise für den sog. R-Wert, der heute typisch mit 100 Pa/m, zukünftig jedoch beispielsweise mit 20 bis 50 Pa/m angesetzt werden kann, ohne dass sich die Rohrdimensionen gegenüber dem heutigen Standard erhöhen. Bei wesentlich höherem Druckabfall und höheren Fließgeschwindigkeiten steigt der Stromverbrauch der Pumpe drastisch an. Die Begrenzung des Druckabfalls führt bei den für den Druckabfall maßgeblichen Strängen nur zu relativ geringen Mehrkosten, der Wasserinhalt der Heizungsanlage erhöht sich hierdurch kaum. Durch diese Maßnahme kann der spezifische elektrische Hilfsenergiebedarf auf Werte kleiner 1 bis 3 kWh/(m²a) reduziert werden. Hydraulische Widerstände einer Rohrleitung verändern sich im Verhältnis zum Rohrinnendurchmesser in der 5. Potenz: 5

H1 § d 2 · = ¨ ¸ mit Q = konst. H2 © d1 ¹ Q... H1 . . . H2 . . .

Förderstrom der Pumpe Druckhöhenverlust bei Rohrinnendurchmesser d1 Druckhöhenverlust bei Rohrinnendurchmesser d2

Bei wesentlich höherem Druckhöhenverlust und höheren Fließgeschwindigkeiten steigt der Stromverbrauch der Pumpe drastisch an. Wählt man anstatt eines mittelschweren Gewinderohres nach DIN 2440 der Dimension DN 50 ein Rohr der Nennweite DN 65, so verringern sich die hydraulischen Widerstände und somit der hydraulische Leistungsbedarf auf ein Viertel:

8.4 Pumpenauslegung

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H 1 § 53 · 1 =¨ ¸ ≈ mit Q = konst. H2 4 H 2 © 68,8¹ Diese rechnerische Beziehung hat außerordentliche positive Effekte auf die Hydraulik des Heizungssystems. Sind die Druckverluste in den Verteilleitungen gering, so werden die angeschlossenen Stränge annähernd gleich dem Differenzdruck beaufschlagt. Sorgt man nun dafür, dass die Differenzdrücke in den Strängen 20 kPa (Geräuschgrenze von Thermostatventilen) nicht übersteigen, so spart dies in weit verzweigten Netzen häufig den Einbau von Differenzdruckreglern im Strang. Ein weiterer Vorteil großzügig dimensionierte Verteilleitungen ist, dass Umwälzpumpen mit geringen Förderhöhen ausgelegt werden können. Die optimale Dimension der Verteilleitung lautet daher: Eine Dimension größer! Damit diese Forderungen erfüllt werden können, ist das Zusammenspiel zwischen der Umwälzpumpe und den Stellgliedern (Ventile, Mischer usw.) von entscheidender Bedeutung, besonders bezüglich dessen Dimensionierung. Hydraulik und Regeltechnik sind in diesem Anlagenteil eng miteinander verbunden. Bei der Auslegung des Rohrnetzes und der Stellglieder sowie deren Einbau in das Rohrnetz sollte in Planungsbüros und Heizungsfirmen äußerst sensibel vorgegangen werden. Bei Beachtung einiger hydraulischer Gesetze kann die Problematik elegant gelöst werden. Jede hydraulische Schaltung ist so gut wie ihr schwächstes Glied. Beispiel: Ein nicht bzw. ungenügend, druckabgeglichenes Rohrnetz wird weder durch die Fühler, den Regler noch durch das Stellglied abgeglichen oder verbessert. Ein zu groß ausgelegtes Stellglied nimmt der Umwälzpumpe den überschüssigen Druck nicht weg – im Gegenteil! Umwälzpumpe und Stellglieder sowie Rohrleitungen sind in Leistungsbereiche – Dimensionen abgestuft. Zur Begrenzung der Wassermenge (Auslegungsvolumen) auf den berechneten Nennwert benötigt jede Anlage Abgleichdrosseln im konstanten Durchflussbereich. Beispiel: Die Genauigkeit von Wärmezählern ist in starkem Maße von der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur abhängig. Damit sich auch im Teillastbereich akzeptable Temperaturdifferenzen ergeben, ist hier ein genauer Abgleich auf Nenndurchfluss unerlässlich. Der Druckverlust des Stellgliedes bei Nenndurchfluss, d.h. bei 100% Leistung, muss mindestens gleich groß sein wie der Druckverlust in der mengenvariablen Durchflussstrecke. Bei überschüssigem Differenzdruck wird ein Stellglied mit kleinstmöglichem kVS-Wert gewählt, d.h. mit größtmöglichem Differenzdruck. Ein Kriterium für die Regelbarkeit eines Durchflusses ist die Ventilautorität. Die Größe ist definiert als Quotient aus dem minimal und maximal

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auftretenden Differenzdruck über dem Regelquerschnitt eines Regelventils. In der Regeltechnik ist es üblich, bei Regelventilen eine Ventilautorität von 0,3 bis 0,7 vorzusehen. Die Ventilautorität ist für die regelungstechnische Beurteilung einer Anlage wichtig. Sie beschreibt, wie stark die Regelcharakteristik eines Ventils bei Durchflussänderungen in der Anlage gestört wird. Nur mit einer hydraulisch einwandfrei abgeglichenen Anlage – und damit einwandfrei ausgelegten Komponenten, wie Rohrnetz, Umwälzpumpe, Stellglieder – ist die Gewähr gegeben, dass keine Geräuschprobleme sowie Über-/Unterversorgung und Fehlzirkulation auftreten. In Rohrleitungsnetzen von Pumpenwarmwasserheizungen wird aus mehreren Gründen eingegriffen – z.B. durch Schließen der thermostatischen Heizkörperventile oder durch selbsttätige Stellungsänderungen, die in Drei-/ Vierwegmischern erfolgen. Dies führt, wenn die hydraulische Schaltung nicht darauf abgestimmt ist, zu Problemen im Primär- und Sekundärkreis der Anlage und mindert die Einsparmöglichkeit. Wichtig ist in Rohrleitungsnetzen die durchgängige Optimierung, d.h. die optimale hydraulische Anpassung und Verkettung der Schnittstellen, die eine Art Wertschöpfungskette darstellt. Die Beherrschung der auftretenden hydraulischen Fragen ist Voraussetzung für eine zufriedenstellend arbeitende Regelung [251]. Vorteilhaft sind für Wohnräume bei den üblichen Raumnutzungen Einrohranlagen. Mit den erläuterten Auslegungstemperaturen für die Raumheizflächen werden die Temperaturspreizungen entsprechend herabgesetzt, so dass die Massenströme des Heizwassers etwa gleich bleiben [128]. Größere Spreizungen und damit kleinere Wasserströme oder ein Abgehen von der heute üblichen kontinuierlichen Versorgung und damit der Übergang zu deutlich kleineren Rohrdurchmessern ist denkbar. Einrohrsysteme sind heute nicht mehr preiswerter als andere Systeme. Bei einer Nennwärmeleistung von mehr als 25 kW wird die elektrische Leistungsaufnahme in mindestens 3 Stufen bzw. stufenlos angepasst (EnEV § 12(3)). Den Fachfirmen wird empfohlen, diesen Anforderungen durch Einbau von selbsttätig geänderten Drehzahlen der Umwälzpumpen zu entsprechen und wegen der damit verbundenen Vorteile für den Betreiber auch Anlagen mit geringerer Kesselleistung ebenso auszustatten. Leider gilt diese Vorschrift nur für die mittleren und größeren Pumpenleistungen. Aus nicht nachvollziehbaren Gründen sind die kleinen Pumpen, besonders für das Einund Zweifamilienhaus von dieser Vorschrift ausgenommen. Dies ist umso bedauerlicher, da gerade hier ein enormes Potential an CO2-Einsparungen brachliegen. Geregelte Umwälzpumpen passen ihre Drehzahl selbsttätig dem wechselnden Bedarf an. Die Regelgröße ist in den meisten Fällen der Differenzdruck. Der Sollwert (Führungsgröße) muss dem Regler der Pumpe über die Tastatur am Klemmkasten oder via BUS vorgegeben werden. Die Pumpe

8.4 Pumpenauslegung

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versucht nun durch Veränderung der Drehzahl (Stellgröße) dem eingestellten Sollwert zu folgen. So arbeiten geregelte Pumpen seit vielen Jahren. Abgesehen von Sonderfällen mit spezieller Regeltechnik, z.B. Gleichstrommotoren, Visko-Kupplungen usw. sind am Markt zwei wesentliche Konzeptionen anzutreffen: − Drehzahlstufenschaltung als Schütz- oder Relaisschaltung. − Stufenlose Regelung mittels Phasenanschnitt oder Frequenzumrichter. Zunehmend wird aber in der Anwendungstechnik die traditionelle Stufenschaltung bei Nassläufern durch die stufenlose Regelung verdrängt, die als Standard der Zukunft gilt. In idealer Weise lässt sich mit diesem Regelverfahren sicherstellen, dass − die beträchtliche Überdimensionierung der Pumpen durch die Einregulierung bei der Inbetriebnahme abgefangen wird (Stichwort: Freie Einstellung des Betriebspunktes) und dass − mittels Freigabe der Automatisierung eine selbsttätige Anpassung der Pumpenleistung an die Anlagenerfordernisse über die gesamte Betriebszeit erfolgt. Mit diesen Anpassungs- und Regelmechanismen ist es möglich, den Stromverbrauch der Pumpe dauerhaft bis zu 50% zu reduzieren. Zu erwähnen ist jedoch, dass trotz Effizienzoptimierung die Betriebssicherheitsbelange einzuhalten sind, d.h., die Drehzahlregelung kann beim „Herunterregeln“ mechanisch-/hydraulische Gefahrenzonen erreichen. Bei unter 40% der Nenndrehzahl – das entspricht einer Reduzierung der Förderhöhe um ca. 80% – ist kritisch zu prüfen, ob − der Restpumpendruck für eine funktionierende Anlagenhydraulik ausreicht bzw. − in noch niedrigeren Drehzahlbereichen, insbesondere bei den Großpumpen (Trockenläufern), die Belüftung ausreicht, um den Motor zu kühlen, da die gleichen physikalischen Grundsätze „leistungsabhängig von Drehzahl“ auch für den Motorventilator zutreffen. Aus diesem Grunde sind von vielen Herstellern Grenzmarkierungen in die Pumpenregelung eingebaut oder einprogrammiert, die eine „automatische Unterschreitung“ verhindern. Heute stehen drehzahlgeregelte, dialogfähige Umwälzpumpen innerhalb eines weiten Leistungsbereichs zur Verfügung. Durch breiten Einsatz der Mikroprozessortechnik und der Sensorik lassen sich Elektronikpumpen über Schnittstellen in die Gebäudeautomation einbinden. Sie bieten dem Anwen-

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der zahlreiche Vorteile hinsichtlich der Funktionalität: Anpassen der Förderund Wärmemenge an den Bedarf. Auch die novellierte Heizungsanlagenverordnung (§ 7, Abs. 4) forderte das ausdrücklich. Dabei wurden gleichzeitig die Betriebszustände der Pumpe überwacht und angezeigt [251]. Wirtschaftlichkeit: Senkung des Stromverbrauchs und der Betriebskosten, besonders im Teil- oder Schwachlastbetrieb (also in über 80% der Betriebszeit). Der hohe Stromverbrauch, der u.a. in Einfamilienhäusern mit 10 bis 15% des Gesamtstromverbrauchs durch Pumpen verursacht und bei Großgebäuden immerhin 5 bis 8% des gesamten Stromverbrauchs durch Pumpen verursacht, ist sowohl die hohe Betriebsstundenzahl als auch das „bekannte Phänomen“, dass Heizungspumpen im Regelfall zu groß ausgelegt werden und somit die Energiebilanz beträchtlich belasten. Überdimensionierungen um den Faktor zwei bis fünf sind hier „der übliche Standard“. Ein weiterer Grund ist sicherlich die Tatsache, dass die Pumpen für den Volllastfall ausgelegt werden und dieser maximale Lastzustand aber nur in weniger als 2 bis 5% der Betriebszeit auftritt. Ansonsten ist der Teil- und Schwachlastbetrieb der übliche Betriebszustand der Heizungspumpen [254]. Die Umwälzpumpenleistung muss nicht größer sein als 1‰ der Kesselleistung. Bei Einfamilienhäusern kann in der Regel die kleinste marktgängige Pumpe eingebaut werden. Den elektrischen Hilfsenergien kommt im Niedrigenergiehaus eine besondere Bedeutung zu. Installierte Pumpenleistungen > 60 bis 80 W in einer Etagenheizung oder in einem Einfamilienhaus sind nicht Stand der Technik. Die hydraulische Leistungserfordernis als das Produkt aus Druckdifferenz und Volumenstrom, liegt im Bereich weniger Watt und erfordert Umwälzpumpen mit kleinsten Leistungsaufnahmen zwischen 20 und 30 W, was die untere Grenze des heute technisch machbaren darstellt. Pumpen mit Leistungsaufnahmen zwischen 5 und 10 W sind in der Entwicklung. Auch im Mehrfamilienhausbereich sind Pumpen mit einer Leistungsaufnahme zwischen 40 und 80 W vollkommen ausreichend. Der Betriebspunkt einer Heizungsanlage stellt sich als hydraulischer Gleichgewichtszustand in einem System ein. Dabei gleichen sich positive (eingebracht durch die Umwälzpumpen) und negative Druckdifferenzen (Reibungsdruckverluste) aus. Bei einfachen hydraulischen Systemen mit nur einer Pumpe oder mehreren zentral angeordneten Pumpen ergibt sich der Betriebspunkt als Schnittpunkt zwischen der Pumpenkennlinie und der Anlagenkennlinie. Für die Definition des Schlechtpunktes sind die beiden Betriebszustände Nennlast und Teillast zu unterscheiden. Im Nennlastfall ist der Schlechtpunkt einer Anlage derjenige Punkt des Netzes, an dem für den Anschluss eines Verbrauchers ein minimaler Differenzdruck zur Verfügung steht. Bei Anlagen nach dem Zweirohrsystem ist

8.4 Pumpenauslegung

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das in der Regel der am entferntesten liegende Verbraucher. Wird dieser Differenzdruck am Schlechtpunkt bei einer Drehzahl geänderten Pumpe als Signalgröße verwendet, so kann dies im Teillastfall an anderen Anschlüssen zur Unterversorgung führen, da der Schlechtpunkt wandert. Eine Möglichkeit ohne Signalmeldung vom Schlechtpunkt zur Pumpe auszukommen, wird so praktiziert, dass die erforderliche Pumpenförderhöhe aus dem jeweiligen Förderstrom der Pumpe über einen Algorithmus errechnet (eingebauter Mini-Computer) und diese durch eine entsprechende Drehzahl eingestellt wird. Zu beachten ist hierbei, dass der Förderstrom allein als eindeutige Signalgröße nicht ausreicht, da dieser durch weitere Stellgliedeingriffe beeinflusst wird. Die Differenzdruckregelung (Regelgröße: Differenzdruck) durch Drehzahländerung der Umwälzpumpe in Pumpenwarmwasserheizungen ist nicht neu. Durch die Mikroprozessorentwicklung ist ein Preisniveau dieser Regeleinrichtung entstanden, das den Einsatz für den Energietransport auch für Kleinanlagen interessant macht. Die Differenzdruckregelung mittels Drehzahländerung der Pumpe bietet zukünftig besonders in Pumpenwarmwasserheizungsanlagen nach dem Zweirohrprinzip mit Einsatz thermostatischer Heizkörperventile die gebräuchlichste Art der Anpassung im Teillastfall. Zum einen soll ein unzulässiger Differenzdruckanstieg in der Anlage vermieden werden, um z.B. am thermostatischen Heizkörperventil Geräuschprobleme zu verhindern, zum anderen will man es nicht zu einer Unterversorgung der Verbraucher kommen lassen. Die Wirtschaftlichkeit einer Differenzdruckregeleinrichtung mittels Umwälzpumpe ist maßgeblich davon abhängig, wie oft die Pumpe mit einer möglichst niedrigen Drehzahl arbeitet. Denn erst bei einer deutlichen Drehzahländerung nimmt die Stromaufnahme der Gesamtregeleinrichtung nennenswert ab. Allgemein gilt, je steiler die Kennlinie der Umwälzpumpe und je niedriger der minimal einzuhaltende Differenzdruck ist, desto größer ist die Energieersparnis. Außerdem versucht man, eine Differenzdruckregelkurve zu erhalten, die der Rohrnetzkennlinie angepasst ist. Welche Regelkurve erreichbar ist, hängt sowohl von der Verteilung der Rohrnetzwiderstände als auch von der Anordnung des Druckgebers ab. Ideal im Sinne der Energieeinsparung und zur Vermeidung unzulässiger Differenzdruckanstiege im Netz, ist die Geberanordnung am Schlechtpunkt der Anlage. Die Umwälzpumpe fährt dann auf eine Förderhöhe herunter, die dem Differenzdruck am letzten Verbraucher entspricht. Bei Nennlast/Volllast muss natürlich auch in diesem Fall die Nennförderhöhe erreicht werden. Was aber geschieht bei Nulllast? Hier kann der Differenzdruck auf einen Bruchteil des Wertes sinken, der sich bei Nennlast/Volllast an diesem Punkt einstellt. Ist dieser Verbraucher auf den hohen Wert eingedrosselt,

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kann es im Nulllastfall zu Versorgungsproblemen kommen. Hätte man aber diesen Verbraucher nicht eingedrosselt, würden sich bei Nennlast/Volllast der Anlage oder beim Wiederaufheizen nach einer Absenkphase mit Sicherheit noch gravierendere Probleme am hinteren Teil der Anlage einstellen. Sämtliche Verbraucheranschlüsse (u.a. thermostatische Heizkörperventile) sind auf diesen Differenzdruck auszulegen. Die bei Nennlast/Volllast an den Anschlüssen auftretende Druckdifferenz ist am jeweiligen Differenzdruckregler abzudrosseln. Mit diesem hydraulischen Konzept, ergänzt durch eine Checkliste, ist eine Vernetzung mit DDC- und ZLT-Ausrüstung und damit eine Betriebsoptimierung möglich. Bei der Einregulierung werden die Widerstände in allen Anlagenteilen so abgeglichen, dass die richtigen Durchfluss-Energiemengen jeweils am richtigen Ort in der gesamten Anlage gewährleistet sind, um die in der Planung vorgesehenen Leistungen zu erbringen. Ein Überstromregler sollte – falls erforderlich – so eingestellt werden, dass er erst bei sehr großem Überdruck öffnet. Ist der Überstromregler auf eine zu hohe Überströmmenge eingestellt – der häufigste Fehler! – werden Raumheizflächen u.U. nicht mehr ausreichend versorgt. Dieser hydraulische Abgleich wird in der Planung durch entsprechende Rohrnetz- und Armaturenauslegung in mengenkonstanten und mengenvariablen Anlagenteilen durch Vergabe von Voreinstelldaten (kV-Werte) berücksichtigt. Die Umsetzung auf der Baustelle kann im Rahmen eines Probierbetriebes nach DIN 18380 Abs. 3.6.2 (Funktionsprüfung) entsprechend der VOB erfolgen, um auch ein eventuelles hydraulisches Ungleichgewicht (Unterschied zwischen Planung und Bau der Anlage sowie Berücksichtigung des Schwerkraftauftriebs) durch messtechnischen Abgleich (Messung und Einstellung am Strangventil) auszugleichen. Der Abgleich am Strangventil im mengenvariablen Anlagenteil (z.B. Steigestrang) ist im Volllastfall wirksam. Im Teillastfall sichert der P-Regler/Strangventil (Differenzdruckregler) den hydraulischen Abgleich automatisch. Die hydraulische Einregulierung bringt die optimale Abstimmung aller Systemelemente einer Pumpenwarmwasserheizungsanlage [251].

8.5 Regelungstechnik Die Heizungsanlage muss schnell regelbar sein und sich dem tatsächlichen Wärmebedarf anpassen können, damit die Energie in Folge Sonneneinstrahlung und interne Wärmequellen weitgehend genutzt werden kann, ohne dass es zu einem Überheizen einzelner Räume und damit zu einem „vermeidbaren Energieverlust“ (Energieeinsparungsgesetz § 1) kommt.

8.5 Regelungstechnik

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Bei Niedertemperatur- und Brennwertkesseln ist die Kesseltemperaturregelung Bestandteil des Wärmeerzeugersystems. Der Einfluss unterschiedlicher Regelverfahren für den Kesselbetrieb (gleitende Kesseltemperaturregelung, Kesselabschaltung) ist nach der Richtlinie VDI 3808 „Energiewirtschaftliche Beurteilungskriterien für heiztechnische Anlagen“ vorausberechenbar. Mit dieser Richtlinie lässt sich auch die Verminderung der Wärmeverteilverluste durch Regelung der Vorlauftemperatur abschätzen. Einzeluntersuchungen nach der Richtlinie VDI 3808 über die Wirksamkeit regelungstechnischer Maßnahmen sind bei folgenden Aufgabenstellungen erforderlich: − Einfluss der Kessel- und Brennerstufenfolge von Mehrkesselanlagen auf den Nutzungsgrad, auf den Jahresbrennstoffverbrauch und auf die Schalthäufigkeit, − Integration von Regelfunktionen (Rücklauftemperaturregelung, Verbraucherregelung) in Mehrkesselanlagen und ihr Einsparpotential, − Einfluss der Pumpenauslegung und der Drehzahlregelung von Pumpen auf die Betriebskosten, − Einfluss der Regelventilauslegung auf die Betriebskosten. Thermostatventile für Einrohrsysteme sind wesentlich teurer als für andere Systeme. Verfahren zur richtigen Einstellung der Heizkurve, Bestimmung der Größe der einzelnen Korrekturschritte: Die Heizkurve bestimmt bei der witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelung einer zentralen Warmwasserheizungsanlage den Zusammenhang zwischen Außen- und Vorlauftemperatur für einen bestimmten Raumtemperatursollwert. Die Heizkurve muss bei jeder Anlage individuell eingestellt werden. Die richtige Einstellung der Heizkurve ist nicht nur von der Heizanlage, sondern auch von den thermischen Eigenschaften des Gebäudes abhängig. Die Einstellung der Heizkurve sollte daher nach der ersten Inbetriebnahme der Heizung, nach energetischen Sanierungen am Gebäude oder nachdem in einem Neubau die Baufeuchtigkeit entwichen ist, erfolgen. Gemessen werden die Außentemperatur ϑe und die Raumtemperatur ϑR im Referenzraum (R). Bei der Wahl und Überprüfung des Referenzraumes soll darauf geachtet werden, dass in ihm normalerweise wenig freie Wärme (von Apparaten, Personen und Sonnenstrahlung verursachte Wärme) anfällt und kein mit dem Heizungsregler verbundener Raumtemperaturfühler installiert ist. Die Raumtemperatur ϑR soll zu Zeiten mit wenig freier Wärme, nicht starkem Windeinfluss und ungefähr stationären Temperaturverhältnissen bei geöffnetem Heizflächenventil einen vorgegebenen Sollwert ϑRS aufweisen.

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Annahme: Raumtemperatur ϑRS = 21°C Voreinstellung der Heizkurve entsprechend Bild 8.11 Messung: Außentemperatur ϑe = - 5°C Raumtemperatur ϑR = + 18°C Differenz zwischen Soll- und Istwert der Raumtemperatur ∆1 = ϑRS - ϑR = 21°C - 18°C = 3 K Man bestimme den Punkt Q1 (Punkt auf der Heizkurve, der der gemessenen Außentemperatur zugeordnet ist). Vom Punkt Q1 ausgehend, bestimme man den Punkt P1, indem man den Werten der beiden Koordinaten von Q1 je die Temperaturdifferenz ∆1 dazuaddiert; im Beispiel: Indem man von Punkt Q1 aus je 3 K „nach links und nach oben“ addiert, ϑe = - 2°C, ϑVS = 63°C. Die Heizkurve wird jetzt verschoben, dass sie durch den Punkt P1 geht, Bild 8.11b. Sodann wird eine zweite Messung vorgenommen: Außentemperatur ϑe = + 12°C Raumtemperatur ϑR = + 25°C Für die zweite Korrektur wird wie folgt vorgegangen: Ermittlung der Differenz zwischen Soll- und Istwert der Raumtemperatur ϑ2 = ϑRS - ϑR = 21°C - 25°C = - 4 K. Bestimmung des Punktes Q2 in Bild 8.11b indem man zu den Werten der Koordinaten von Q2 je ∆2 hinzuaddiert, d.h. man muss – wegen des negativen Korrekturwertes – von Punkt Q2 aus je 4 K „nach rechts und nach unten“ subtrahieren, Bild 8.11b. Jetzt wird die Heizkurve so verschoben, dass sie durch die Punkte P1 und P2 geht (Bild 8.11c). Dazu müssen in der Regel sowohl die „Steilheit“ als auch die „Höhe“ verstellt werden. Das Ergebnis zeigt Bild 8.11d. Die beiden Punkte dürfen nicht nahe beieinander liegen. Bedingungen: Kein starker Windeinfluss, Heizflächenventil voll geöffnet, keine freie Wärme, ungefähr stationäre Temperaturverhältnisse (z.B. Messungen kurz vor der Nachttemperaturabsenkung). Obwohl zur Einstellung der Heizkurve theoretisch zwei Messungen genügen, sollten noch einige zusätzliche Messungen durchgeführt werden, um zu prüfen, ob die ermittelten Punkte tatsächlich auf der eingestellten Heizkurve liegen. Die zum Bereich der Wärmeerzeugung zählende zentrale Vorlauftemperaturregelung mit der heute üblichen Witterungsführung nach der Außentemperatur wird in den hochwärmegedämmten Gebäuden nach den Auslegungskriterien der Energieeinsparverordnung an Bedeutung verlieren, weil die hierdurch einsparbaren Verteilverluste künftig vernachlässigbar sind. Dies wird zur Einführung domotischer Systeme, z.B. von Einzelraumre-

8.5 Regelungstechnik

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gelsystemen mit integrierter Sicherheitsüberwachung führen. Dabei ist eine deutlich verbesserte Einzelraumregelung erforderlich, P-Regler genügen nicht mehr den Anforderungen. Grundsätzlich sollten bei der Einregulierung bei möglichst schwacher Pumpeneinstellung alle Thermostatventile voll geöffnet werden. Wenn entferntere Heizkörper nicht ausreichend durchströmt werden, sollten die der Pumpe nächstgelegenen Heizkörper über Rücklaufverschraubungen gedrosselt werden.

a)

c)

b)

d)

Bild 8.11. Einstellung der Heizkurven a) Heizkurvenkorrektur, Voreinstellung und Bestimmung von P1 b) Heizkurvenkorrektur, Erste Korrektur und Bestimmung von P2 c) Heizkurvenkorrektur, Zweite Korrektur d) Bestimmung der Höhe und Steilheit der Heizkurve, die durch zwei gegebene Punkte P1 und P2 geht. Es folgt: Steilheit = 1,8; Höhe = - 11°C. Die resultierende Heizkurve ist gestrichelt gezeichnet.

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Verringerte Volumenströme verlangen eine genaue Auswahl der Thermostatventile für die Einzelraumregelung an den Heizkörpern und einen tatsächlich durchgeführten und dokumentierten hydraulischen Abgleich. Erforderlich sind Thermostatventile mit kleinen Durchlasswerten, die ein nahezu proportionales Verhalten in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 K aufweisen. Die Einzelraum-Temperaturregelung ist die Schnittstelle zwischen Heizfläche und dem Raum. Nur hier hat der Nutzer die Möglichkeit, seine Temperaturansprüche und damit den Energieverbrauch vor Ort zu beeinflussen. Unter Fachleuten ist man sich einig, dass die wenigsten Nutzer das Thermostatventil wirklich als Regelventil erkannt haben. Der Mussbedarf zur Einzelraumtemperatur-Regelung wird heute bei Heizkörpern hauptsächlich von Thermostatventilen gedeckt. Eine Alternative zur individuellen Regelung mit Energiesparprogramm bieten elektronische Heizkörperregler. Elektronik hat ihren Preis, ca. das dreifache eines Thermostatventils, in Ausschreibungen sind standardmäßig Thermostatventile ausgeschrieben, da sie sehr preiswert sind. Die Funktechnologie bietet sowohl im Neubau, aber auch zur Nachrüstung neue Möglichkeiten für Einzelraum-Regelsysteme. Das Zusammenspiel zwischen kleinen Volumenströmen, proportional regelnden Thermostatventilen (kleine kVS-Werte) und korrekt ausgelegten Raumheizflächen gewinnt durch die EnEV an Bedeutung. Dies gilt umso mehrt, da Nahwärmesysteme und Brennwerttechnik große Spreizungen und niedrige Rücklauftemperaturen verlangen. Könnte man sich auf ein oder zwei Temperaturpaarungen im Niedrigenergiehaus einigen, z.B. Plattenheizkörper auf die Temperaturpaarungen 55/45°C und 70/40°C, wäre mit der Integration von Thermostatventil und Heizkörper sowie mit einem widerstandsarmen Rohrnetz ein einfacher, rein rechnerischer hydraulischer Abgleich möglich. Wenn Anlagen in unterschiedliche Regelgruppen aufgeteilt werden, so muss dabei darauf geachtet werden, dass durch die Zusammenschaltung die Leistungsbegrenzung innerhalb der Regelgruppen nicht infrage gestellt wird. Z.B. führt die gedankenlose Zusammenschaltung eines 90/70°C- mit einem 50/40°C-System mit einer einfachen Beimischschaltung aus einem druckbehafteten Verteiler dazu, dass der Mischer für das 50/40°C-System mit einer Autorität von bestenfalls 20% arbeitet und daher selbst bei hohem Stellverhältnis stark zum Zweipunktverhalten neigt und hydraulisch die Vorlauftemperaturregelung konterkariert [189]. Nur das richtige Zusammenspiel aller Komponenten einer heiztechnischen Anlage bis zum Einbezug der Lüftungstechnik ermöglicht einen energiesparenden und emissionsarmen Betrieb bei geringsten CO2Emissionen. Auch die in der EnEV und in DIN V 4701-10 festgeschriebe-

8.6 Warmwasserversorgung

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ne Forderung, dass die aus der Fortluft von Wohnungslüftungsanlagen zurückgewonnene Wärme im Verhältnis zu der von der Heizungsanlage bereitgestellten Wärme vorrangig genutzt werden muss, hat Konsequenzen auf die Regelungstechnik. Die zentrale lastangepasste Regelung der Wärmeerzeugung und Vorlauftemperatur als auch die zonale Regelung bei unterschiedlich genutzten Gebäudeteilen, ergänzt durch dezentrale Einzelraumregler, erfüllen je nach Anforderungsniveau die vorstehend genannten Forderungen. Bei der zentralen Regelung kann sich eine lastabhängige Anpassung der Vorlauftemperatur gegenüber der bisher rein außentemperaturgeführten Veränderung durchsetzen. Zonal sind Regeleinrichtungen vorzusehen, wenn ein sehr unterschiedlich räumlich und zeitlich eingeschränktes Nutzerprofil vorliegt.

8.6 Warmwasserversorgung Nach der Heizung ist die Warmwasserversorgung mit ca. 10% bis 15% der größte Energieverbraucher im Haushalt. Energieeinsparmaßnahmen sind deshalb in diesem Bereich von größtem Interesse. Der durchschnittliche Wasserverbrauch (Warm- und Kaltwasser) pro Person und Tag liegt – stark vom Nutzerverhalten abhängig – bei ca. 140 Liter; davon werden durchschnittlich 1/3 als warmes Wasser benötigt. Das entspricht einem Wärmebedarf von ca. 1,2 bis 2 kWh/Person und Tag bzw. 400 bis 600 kWh/Person und Jahr. Für einen Drei-Personen-Haushalt ergibt sich daraus ein Warmwasserwärmebedarf von ca. 1200 bis 2000 kWh/Jahr. Man unterscheidet bei der Warmwasser-Wärmeerzeugung: − Zentrale Versorgung, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmwasserversorgung mit einem Wärmeerzeugungssystem innerhalb oder außerhalb des zu versorgenden Gebäudes „zentral“ geschieht. Dabei kann das Wärmeerzeugungssystem der Heizungsanlage oder ein separater Wasserheizer eingesetzt werden. Zentrale Warmwasserversorgungssysteme mit Speicher-Wassererwärmern bieten die Möglichkeit zur Warmwasserbereitung mit Sonnenkollektoren (bis 60% des jährlichen Energiebedarfs für Warmwasser können so gedeckt werden). Als Speicher werden dann sogenannte bivalente Speicher eingesetzt. Aus Komfortgründen wird bei zentraler Versorgung bei langen (10 m und mehr) Leitungswegen oft eine Zirkulationsleitung vorgesehen, die jedoch zu höheren Verlusten führt. Dadurch treten Zirkulationsverluste auf, die im Sommer ca. 8 kWh/m und im Winter bis zu 40 kWh/m

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

betragen können. Nach der EnEV müssen steuerbare (getaktete) Pumpen und Regeleinrichtungen vorgesehen werden. Ein weiterer Ansatz liegt in der dezentralen wohnungsweisen Warmwasserbereitung mittels kleiner Speicher und/oder direkter Warmwasserbereitung in Plattenwärmeübertragern; versorgt durch ein zentrales Heizungsnetz auf höherem Temperaturniveau. Die entstehenden Wärmeverteilungsverluste aufgrund ganzjähriger hoher Vorlauftemperaturen können durch eine verbesserte und erhöhte Dämmung reduziert werden. Auch die Heizkostenerfassung ist bei solchen Systemen einfacher möglich. Eine zentrale Versorgung sollte möglichst mit kurzen Stichleitungen auskommen. Zu überlegen ist auch, ob anstelle der Zirkulationsleitungen eine Rohrbegleitheizung angeordnet wird durch ein Heizband mit einer Haltetemperatur von 45°C und einer Leistung von ca. 6 W/m, Vorteile: Geringer Energieaufwand, geringe Betriebskosten, geringer Platzbedarf bei der Installation: Kleine Aussparungen, keine Probleme bei einer Mischinstallation, leichte Realisierung einer Beheizung einzelner Zonen über Schaltuhren, Einsatzbereich auch bei kurzen Anschlussleitungen; erhöhte Hygiene, da keine Umwälzung des Wassers stattfindet; lange Aufheizung, ein bis zwei Stunden, bei der Verwendung von Kunststoffen etwas schlechtere Wärmeleitfähigkeit gegenüber von Stahlrohren, die sich durch eine längere Aufheizzeit bemerkbar macht, bzw. wird dabei aber durch die besseren Isolationseigenschaften des Kunststoffrohres kompensiert; Schädigung des Heizbandes z.B. durch einen defekten Thermostat. − Dezentrale Versorgung. Bei der dezentralen, verbrauchsnahen Versorgung, wird das Wasser direkt an den Entnahmestellen mit den dort installierten Geräten erwärmt. Dabei wird die Wohnung oder das Gebäude mit mehreren Warmwassergeräten ausgestattet. Kurze Warmwasserleitungen mit geringem Rohrquerschnitt verkürzen die Wartezeiten beim Zapfen. Dieser Effekt kann allerdings bei Durchlauferhitzern ohne Warmwasserspeicher durch ein langsames Startverhalten zunichte gemacht werden. Als Energieträger zur dezentralen Warmwassererwärmung werden Gas und elektrische Energie eingesetzt. Beim Einsatz von elektrischer Energie muss der primärenergetische Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung berücksichtigt werden. Bei Gas-Geräten ist auf die Zufuhr von Verbrennungsluft und die Abfuhr der Abgase zu achten. Die Verluste durch die Warmwasserverteilung und -speicherung sind bei der dezentralen Warmwasserversorgung gering.

8.6 Warmwasserversorgung

803

Vor- und Nachteile der dezentralen Warmwasserbereitung (Tabellen 8.02 und 8.03): • elektrische Durchlauferhitzer (+) geringe Investitionskosten, kein Warmwassernetz (-) hohe Verbrauchskosten, hohe Umweltbelastung (Verluste bei Stromerzeugung) • elektrische Warmwasserspeicher (+) niedrige elektrische Anschlussleistung (-) hohe Wärmeverluste, hohe Verbrauchskosten, hohe Umweltbelastung • Gas-Heiztherme (+) Brennwertnutzung möglich, einfache Abrechnung (-) keine Solarnutzung möglich, schlechterer Nutzungsgrad als zentrale Lösung. Tabelle 8.02. Merkmale des Durchfluss- und Speichersystems.

In der Regel sind die Investitionskosten bei dezentraler Warmwassererwärmung geringer, die Verbrauchskosten jedoch höher als bei zentraler Warmwasserbereitung. Empfehlenswert: Sparbrausen, WasserstoppTasten. Wärmedämmung der Warmwasserspeicher gemäß EnEV § 12 (6) beachten (DIN 4753-8).

804

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Der Anwendungsbereich Warmwasser gewinnt bei abnehmenden Heizenergieverbräuchen zunehmend an Bedeutung, Bild 8.12 erläutert dies seit Beginn der Wärmeschutzverordnungen. Dieser Anwendungsbereich Warmwasser kann sicherlich ausgebaut werden. Zu denken ist da besonders an die Nutzung von Warmwasseranschlüssen von Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen, deren intensive Verbreitung zu einem deutlich höheren Brennstoffeinsatz zur Bereitung des Warmwassers und damit zur teilweisen Kompensation des geringen Heizenergieverbrauchs führen kann [297]. An die Trinkwassererwärmung werden heute hohe – in der Tendenz noch weiter steigende – Komfortansprüche gestellt. Der Energiebedarf für die Trinkwassererwärmung von durchschnittlich fast 2 kWh/Person und Tag wird sich deshalb zukünftig nicht verringern. Allerdings wird der Anteil der Trinkwassererwärmung am gesamten Heizenergiebedarf eines Gebäudes von bisher 10% bis 15% auf mehr als 25% bis 30% – sogar bis zu 40% – steigen, Bild 8.12. Dies ist u.a. bei der Bestimmung der erforderlichen Leistung des Heizkessels zu berücksichtigen [191]. Tabelle 8.03. Merkmale einer wirtschaftlichen Warmwasserbereitung.

Aller Voraussicht nach werden bei Neubauten Gebäude nach dem Niedrigenergiestandard bald die Regel werden. Denn verschiebt sich die Verteilung des häuslichen Energieverbrauchs: Nicht mehr die Gebäudeheizung stellt den Hauptanteil, sondern die Warmwasserversorgung. Die „Heizphilosophie“ ändert sich: Kein Kessel mit Warmwasserbereiter wird benötigt, sondern umgekehrt, eine Warmwasserzentrale mit Heizkessel [288].

8.6 Warmwasserversorgung

Bild 8.12

805

Energiesparhäuser [191].

So muss die richtige Heizleistung des Wärmeerzeugers nach den dynamischen Betriebsphasen betrachtet werden (Bild 8.13): Die thermische Beharrung z.B. 6 kW Heizlast am kältesten Tag; der typische Bedarfsfall bei Trinkwassererwärmung, die Wannenfüllung mit einem Wärmeinhalt von 5 kWh, Erfahrungen zeigen, dass dieser Wanneninhalt in 20 Minuten wieder bereitgestellt werden muss und deshalb 15 kW Leistung für die Wiederaufheizung erfordert; die Wiederaufheizung nach der Speicherladung und die Wiederherstellung des stationären Betriebes, die Aufheizung kalter Räume sowie Aufheizphasen nach längerer Betriebspause, empfohlen wird eine Leistungsreserve des Wärmeerzeugers von 30% und die Möglichkeit der Temperaturerhöhung für die Wärmeübergabe. Die Schnellaufheizung der Räume durch eine Temperaturerhöhung des Heizungsvorlaufs lässt sich mit neuzeitlichen Regelungen mit Raumtemperaturaufschaltung einfach darstellen. Die Bereitstellung von 15 kW Heizleistung für das Einfamilienwohnhaus ist kein Gesetz, sondern eine Empfehlung. Zu beachten ist das Wechselspiel zwischen Leistung des Wärmeerzeugers und Kapazität des Speichers, Bild 8.14. Unter Beachtung der Grundbedürfnisse Komfort, Bequemlichkeit und Sicherheit und Beachtung der einschlägigen Normen kann folgende Empfehlung ausgesprochen werden: Heizkessel mit kleinem Speicher nach der Leistung dimensionieren, in Verbindung mit Wärmepumpen die Kapazität des Speichers dem Tagesbedarf anpassen.

806

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Bild 8.13. Dynamische Betriebsphasen des Heizkessels.

Um in den Übergangszeiten und im Sommer möglichst hohe Betriebszeiten des Kessels zu erzielen, sollte der Wasserinhalt des Warmwasserspeichers möglichst groß ausgelegt werden. Dabei sollte man sich auf ein zweimaliges Laden des Speichers je Tag beschränken. Aufgrund praktischer Erfahrungen wird empfohlen, mit einem Speichervolumen von 30 bis 40 Litern je Tag und Person im Ein- und kleinen Mehrfamilienwohnhaus zu rechnen. Eine optimale Nutzung beim Brennwertkessel lässt sich mit einem Ladespeicher (Schichtenspeicher) erzielen. Mit Hilfe eines aufgesetzten Wärmetauschers wird das Wasser im Speicher geschichtet, kaltes Wasser strömt vom Boden des Speichers zum Wärmetauscher und fördert so die Abgaskondensation. Bei einer Warmwassertemperatur von 50°C werden so im Rücklauf zum Heizkessel Temperaturen von 20°C erreicht, Bild 8.15.

8.6 Warmwasserversorgung

807

Bild 8.14. Wechselwirkung Speichervolumen – Leistung des Wärmeerzeugers.

Bild 8.15. Ladespeicher (Schichtenspeicher) nach der Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverlust (ASUE).

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Für die Auslegung von Anlagen zur Trinkwassererwärmung gibt es verschiedene Verfahren und Regelwerke: DIN 4708-2, Richtlinie VDI 2067 Blatt 4. Alle Berechnungsmethoden basieren auf praktischen Bedarfsanalysen und statistischen Untersuchungen. Bei der zentralen Warmwasserbereitung wird von der Bedarfskennzahl N = 1 ausgegangen: 4 Räume in der Wohnung, 3,5 Personen, sanitäre Ausstattung Badewanne, Waschbecken, Küchenspüle. Leistungskennzahl des Warmwasserbereiters NL. Es gilt NL ≥ N. Die Richtlinie VDI 2067 Blatt 4 basiert auf der Annahme eines über alle Wochentage gleichbleibenden Warmwasserbedarfs. Energiebedarf für ein durchschnittliches Duschbad wVD, durchschnittliche Zapfrate rD = 11 Liter/min, durchschnittliche Duschzeit zD = 6 min, Kaltwassereintrittstemperatur ϑe = 10°C, Warmwassermischtemperatur ϑm = 45°C, rD ⋅ z D ⋅ (ϑ m − ϑ e ) = 2,67 kWh < 3,66 kWh für eine Normalbrause wVD = 860 nach DIN 4708-2. Danach ist beispielhaft der Energiebedarf für ein Duschbad ca. 27% geringer als nach DIN 4708-2 zugrunde gelegt wird. Die Dauerleistung QK des Wärmeerzeugers errechnet sich nach der Norm rD ⋅ (ϑ m − ϑ e ) ⋅ 60 min/ h = 26,9 kW QK = 860 Energiebedarf für eine durchschnittliche Badewanne wVB: RD = 11 Liter/min zB = 10 min ϑm - ϑe = 35 K rD ⋅ z B ⋅ (ϑ m − ϑe ) = 44,5 kWh < 5,82 kWh für eine Normalbadwan860 ne nach DIN 4708-2.

wVB =

Demnach ist der Energiebedarf für eine Badewannenfüllung ca. 23% geringer als nach DIN 4708-2. Die Bestimmung der Kesselleistung bei Heizungsanlagen mit zentraler Warmwasserbereitung erfolgt nach der Gebäude-Heizlast. In Einfamilienhäusern wurden Wärmeerzeuger eingebaut, deren Leistungen QK kaum unter 18 kW lagen. Damit stand in der Regel genügend Leistungsreserve zur Verfügung, um den Energiebedarf für die Warmwasserbereitung in angemessener Zeit mit abzudecken. Die Forderung nach kleinen Wärmeer-

8.6 Warmwasserversorgung

809

zeugern ist bei der Anwendung einer zentralen Warmwasserversorgung eine zweifelhafte Forderung [298]. Die Leistung des Heizkessels sollte sich nicht nur an der GebäudeHeizlast allein, sondern auch am Bedarf für eine komfortable Brauchwassererwärmung orientieren. Beim Komfort interessieren vor allem große Zapfmengen für ein Duschbad und kurze Füllzeiten für ein WannenVollbad. Diese Anforderungen werden durch zentrale SpeicherWassererwärmer in Verbindung mit neuzeitlichen Heizkesseln erfüllt. Für ein Wannen-Vollbad werden einem Speicher-Wassererwärmer z.B. 150 Liter mit 45°C Auslauftemperatur entnommen. Soll der Speicher in 20 Minuten wieder aufgeheizt sein, ist dazu eine Kesselleistung 18 kW erforderlich. In Gebäuden mit geringer Heizlast ist die Kesselleistung daher nicht allein nach der Gebäude-Heizlast, sondern auch nach dem Wärmebedarf für die Trinkwassererwärmung zu bemessen. In der Praxis sollten Kesselleistungen zwischen 15 und 18 kW gewährleistet werden. Geht man von dem Energiebedarf einer Normalbadewanne nach DIN 4708-2 mit wB = 5,82 kWh, dann ergibt sich als Nachheizzeit zB für eine Badewannenfüllung zB =

w B ⋅ 60min/ h = 19,4 min. QK

Ein Zeitraum von 20 Minuten ist sowohl als Zeit zwischen zwei Wannenfüllmengen als auch für die Unterbrechung der Gebäudeheizung im Warmwasservorrangbetrieb akzeptabel [439]. Die Größe eines Warmwasserspeichers kann sich nach Bild 8.16 orientieren. Untersuchungen über den Energieverbrauch für die Brauchwassererwärmung in Demonstrationsbauten waren sehr nutzerabhängig. Sie machten zwischen 8 und 16% des Heizenergieverbrauchs aus [145]. Es ist deshalb notwendig, bei Niedrigenergiehäusern die Wärmeversorgung, Heizung und Warmwasserversorgung sowie ggf. die Wohnungslüftung als Gesamtsystem zu sehen und nicht mehr isoliert nur die Heizung zu betrachten. Aus Komfortgründen sollte sich die zu installierende Kesselleistung dann nicht mehr primär nach der Heizlast richten, sondern nach der Brauchwassererwärmung. Da die Wärmeerzeuger in diesem Fall jedoch bezogen auf die erforderliche Heizleistung überdimensioniert sind, dürfen sie nur sehr geringe Bereitschaftsverluste haben, um unter den gegebenen Anforderungen einen hohen Jahresnutzungsgrad und somit einen geringen Energieverbrauch zu erreichen. Diese Anforderungen werden von neuzeitlichen Niedertemperaturkesseln in Kombination mit Niedertemperaturheizsystemen bzw. in idealer Weise von Brennwertgeräten erreicht. Die Warm-

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

wassererzeugung kann in beiden Fällen durch einen indirekt beheizten Speicher erfolgen. Beim Einsatz eines Brennwertgerätes ergibt sich der höchste Jahresnutzungsgrad in einer Kombination mit einem Schichtenspeicher, da bei diesem System auch bei der Speicherladung eine sehr hohe Brennwertnutzung erfolgt. Die zentrale Brauchwassererwärmung durch einen Speicher-Wassererwärmer in Kombination mit neuzeitlichen Niedertemperatur- oder Brennwertkesseln ist daher nicht nur komfortabel, sondern auch wirtschaftlich.

Bild 8.16. Wie groß muss ein Warmwasserspeicher sein? Nach ASUE Bedingungen: Kesselwirkungsgrad 90%, Speicherwirkungsgrad 85%, Kaltwassertemperatur 12°C.

Nach der EnEV hat sich sowohl die Heizlast als auch die hieraus resultierende Heizleistung deutlich verringert. der Jahres-Heizwärmebedarf eines Einfamilienwohnhauses beträgt z.B. q = 80 kWh/(m²a), Gebäudenutzfläche AN = 150 m², somit Nennleistung des Heizwärmeerzeugers:

8.6 Warmwasserversorgung

811

QN =

q ⋅ AN = 7,84 kW b VH ⋅ η A

für jährlich bVH = 1800 h/a Vollnutzungsstunden des Wärmeerzeugers und einem Anlagen-Nutzungsgrad ηA = 0,85. Für die Gebäudeheizung ist demnach eine Kesselleistung von QN ≈ 8 kW ausreichend. Soll mit dieser Leistung eine Badewannenfüllung nachgeheizt werden, so ergibt sich als Nachheizzeit 5,82 kWh ⋅ 60 min / h zB = ≈ 44 min. 8 kW Eine ¾ Stunde ist als Wartezeit für eine Badewanne zu lang, ganz abgesehen davon, dass auch die Unterbrechung des Heizbetriebes während dieser Zeit Komforteinbußen bei der Einhaltung der Raumtemperatur mit sich bringen könnte. Für Speicher- oder Speicherladesysteme steht nur noch eine kleine Ladeleistung zur Verfügung. Folglich müssen die Trinkwarmwasser-Speicher größer werden. Im Regelfall werden die dann erforderlichen Speicher größer als 400 Liter, so dass das DVGW-Arbeitsblatt W 411 beachtet werden muss, das zur Verhinderung der Legionellenbildung spezielle Maßnahmen, z.B. eine einmalige tägliche thermische Desinfektion vorschreibt [189]. So kommt es zu Auslegung der Kesselnennleistung von QN = 18 kW, die Konsequenz ist jedoch, dass im Heizbetrieb der Kessel überdimensioniert ist und bei Teillast betrieben wird. Besonders im Teillastbetrieb führt dies zu erhöhten Betriebsbereitschafts-, Abstrahl- und Abgasverlusten und damit zu einem abfallenden Teillastnutzungsgrad. Neuzeitliche Niedertemperaturkessel werden mit gleitenden Kesselwassertemperaturen betrieben. Die Verluste nehmen mit Teillastbetrieb ab und der Nutzungsgrad bleibt weitgehend konstant. Bei Brennwertkesseln nimmt im Teillastbetrieb (steigende Außentemperaturen) die Abgastemperatur und damit auch der Abgasverlust mit der Rücklauftemperatur ab. Gleichzeitig steigt durch die zunehmende Kondensation des Wasserdampfes im Heizgas der Kondensationswärmegewinn. Beide Faktoren bewirken einen progressiven Anstieg des Teillast-Nutzungsgrades [439]. Wird Warmwasser z.B. ohne Speicherung – unmittelbar im Durchlauf – erwärmt, ist die Entnahme an der Zapfstelle unmittelbar von der verfügbaren Heizleistung abhängig. So sind mit 7 kW Heizleistung lediglich 5 l/min mit 30°C bzw. 3,5 l/min mit 40°C zu erwarten. Ein normal komfortables Duschbad setzt etwa 8 l/min voraus und eine Badewanne sollte möglichst innerhalb von 10 Minuten gefüllt sein. Unter dieser Voraussetzung werden 18 bis 30 kW Heizleistung erforderlich.

812

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Das Bevorraten (Speichern) von Warmwasser entkoppelt diesen Zusammenhang, schafft dafür einen neuen, nämlich den von Kesselleistung, Speichergröße und Aufheizzeit. Nachteilig ist weiterhin, dass das Aufheizen eines großen Speichers mit kleiner Heizleistung entsprechend länger dauert. Die Aufheizung eines für ein Wannenbad entleerten Speichers dauert mit 7,5 kW Heizleistung etwa 40 Minuten – mit 15 kW entsprechend 20 Minuten. Das sind erhebliche Unterschiede nicht nur für den Warmwasserkomfort – sondern auch Heizkomfort, der Kessel verlässt ja in dieser Zeit den Gebäude-Heizkreis. Da der Bedarfswert für die zentrale Trinkwassererwärmung eher steigend ist, werden höhere Wärmeerzeugerleistungen zudem benötigt [128]. Gerade die Brennwertnutzung ist eine weitgehend gasspezifische Lösung, deren wirtschaftliche Nutzung durch die Erschließung von Kostensenkungspotentialen – wie der Aufstellung im Dachbereich – noch verbessert werden kann. Außerdem bietet es sich bei der Dachaufstellung an, die Brennwerttechnik mit einer solaren Warmwasserversorgung im Sommer zu kombinieren [297]. 50% und mehr des Energieanteils für die Trinkwassererwärmung könnte durch Sonnenenergie gedeckt werden. Wenn bei der Planung eines Niedrigenergiehauses von vornherein der Einbau von Solaranlagen geräte- und anlagentechnisch berücksichtigt wird, lassen sich Solaranlagen auch zu einem späteren Zeitpunkt nachrüsten. Dies ist ein Vorteil, den nur die zentrale Trinkwassererwärmung bietet [191].

8.7 Einzelfeuerstätten Die EnEV, § 3 (3), berücksichtigt erstmals in einer Energieeinsparverordnung Einzelfeuerstätten. Wenn Einzelfeuerstätten als Alternative zu Zentralheizungssystemen Bestand haben sollen, müssen sie sich den Veränderungen hinsichtlich der Wärmedämmung und Dichtheit eines Gebäudes anpassen. Bewertungsmethoden zur Nennwärmeleistungsermittlung, zum Emissionsverhalten usw. müssen neue Orientierungen erhalten [440]. Während die Zentralheizung bei den Emissionen und bei der Bedienbarkeit in den letzten Jahrzehnten eine beträchtliche Weiterentwicklung erfuhr, blieb die Einzelofenheizung – und besonders die mit Festbrennstoffen betriebene – solchen Trends fern. Immer noch haftet diesen Feuerstätten das Image von „Rauch und Ruß“ an. Eine Ausnahme bildet die Pelletsheizung, die bereits über einen hohen Automatisierungsgrad bei der Bedienung und geringe Emissionen verfügt.

8.8 Maschinelle Wohnungslüftung

813

Da die Transmissionswärmeverluste der Gebäude aufgrund verbesserter Wärmedämmungen in den letzten Jahrzehnten seit Einführung der Wärmeschutzverordnungen drastisch gesunken sind, muss sich die Wärmeleistung der Feuerstätten diesem Trend anpassen, d.h. es werden Feuerstätten mit geringen Wärmeleistungen benötigt. Die Nennwärmeleistungen müssen messtechnisch erfasst werden, z.B. nach DIN 44572-5 „Speicherheizgeräte mit steuerbarer Wärmeabgabe. Messverfahren zur Ermittlung des Wärmeinhaltes“. Falsch angegebene Nennwärmeleistungen können zu Problemen werden [430]: − bei zu geringer Nennwärmeleistung als in Gerätedokumenten angegeben: Die Heizlast des Raumes wird nicht gedeckt (zu geringe Raumtemperatur, Unbehaglichkeit, Reklamation des Betreibers), die Feuerstätte wird mit mehr Brennstoff betrieben als zulässig (Schäden an der Feuerstätte durch Überhitzung, Schäden an der Abgasanlage durch Überlastung, Brandgefahr), − bei höherer Nennwärmeleistung als in Gerätedokumenten angegeben: Die Heizlast des Raumes wird schon bei Teillast gedeckt, d.h. die Feuerstätte wird immer im Teillastbereich betrieben (Raumtemperatur zu hoch, Fensterregelung, höhere Abgasemissionen, Verrußen der Feuerstätte und Abgasanlage). Raumluftabhängige Feuerstätten erweisen sich als problematisch bezüglich ihrer Verbrennungsluftversorgung. Der Hinweis in den Feuerungsverordnungen, dass ein Aufstellungsraum ausreicht, der eine Tür ins Freie aufweist oder ein Fenster, das geöffnet werden kann, ist bei heute üblichen dichten Fenstern nicht ausreichend. Kein Nutzer einer Feuerstätte wird die Fenster öffnen, um Verbrennungsluft hereinzulassen. Bei der Deckung der Heizlast mit Einzelfeuerstätten müssen wärmephysiologische Bedingungen stärker beachtet werden. Dies gilt besonders bei der Bewertung von Speicher-Einzelfeuerstätten. Bei den raumluftunabhängigen Feuerstätten fehlen z.Zt. praktische Erfahrungen [430]. Es wäre wünschenswert, wenn sich Hersteller diesen Themen öffnen und die Entwicklung damit vorantreiben würden.

8.8

Maschinelle Wohnungslüftung

Bei der in der EnEV und in DIN V 4108-6 geforderten Gebäudedichtheit ist die Lüftungsheizlast keine reine Gebäudeeigenschaft mehr, sondern Nutzungsfolge.

814

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Immer dichter werdende Gebäude drängen die Problematik der Lüftung in den Vordergrund. Es nützt wenig, die Transmissionswärmeverluste auf ein Minimum zu senken, wenn, bedingt durch den notwendigen Luftaustausch, die Lüftungsheizlast in gleichem Maße steigen. Daher wird in der EnEV und DIN V 4108-6 auch auf Fragen der Lüftung eingegangen. Mit dem Rechenverfahren lässt sich die aus hygienischen Gründen unbedingt erforderliche Lüftungsheizlast nicht „wegrechnen“ [137]. Es hilft somit wenig, mit Rekord-Werten und hohem finanziellen Aufwand Fenster und Wände dicht zu machen, um sich dann zu Lüftungszwecken, dauerhaft oder stoßweise wieder einer „Undichtigkeit“ auszusetzen. Diesem Aspekt trägt die EnEV insofern Rechnung, als dass eine Bonusregelung auf den baulichen Wärmeschutz beim Einsatz von mechanischen Lüftungssystemen mit oder ohne Wärmerückgewinnung vorgesehen ist. Dieser Bonus wird allerdings nur gewährt, wenn das Lüftungssystem den folgenden Anforderungen gerecht wird, Tabelle 8.04 [131]: − Strom/Wärmeverhältnis ohne (mit) Wärmerückgewinnung 1 : 5 (1 : 4), − Außenluftwechsel ohne (mit) Wärmerückgewinnung zwischen 0,5 und 1,0 (0,3 und 0,8) muss einhaltbar sein, − die Zuluft darf nicht unter Einsatz elektrischer oder aus fossilen Brennstoffen gewonnener Energie gekühlt werden, − beim Einsatz einer Wärmepumpe muss deren Rückwärmezahl größer als 65% sein. Tabelle 8.04. Berücksichtigung von Lüftungsanlagen bei der Ermittlung der Lüftungsheizlast.

Ist eine Anlage innerhalb dieser Bedingungen konzipiert, so kann die rechnerisch ermittelte Lüftungsheizlast um 20%, bei Einsatz einer Wärmepumpe noch darüber, gekürzt werden. Eine einfache Einrichtung für eine kon-

8.8 Maschinelle Wohnungslüftung

815

trollierte oder Bedarfslüftung erreicht somit eine beträchtliche Energieeinsparung. Die Forderung, die Anlagen der kontrollierten Wohnungslüftungen mit Einrichtungen auszustatten, die geeignet sind, 60 von Hundert oder mehr der Wärmedifferenz zwischen Fortluft- und Abluftvolumen zurückzugewinnen, dürfte unter Praxisbedingungen aber nicht einfach zu realisieren sein. Die Anforderungen an das Lüftungssystem nach den Forderungen der EnEV und DIN V 4701-10 können in der Praxis Probleme schaffen. So muss z.B. bei Lüftungsanlagen ohne Wärmerückgewinnung ein Luftwechsel von 0,3 bis 0,8 einstellbar sein. Zumindest der untere Bereich dieser Anforderung kann den hygienischen Belangen, auch aus bauphysikalischer Sicht und aus Gründen der Bauschadensvermeidung in keiner Weise gedeckt werden. Soll der erhöhte Bonus in Anspruch genommen werden, muss der Wirkungsgrad des Systems über 65% betragen. Damit ist ein Wiederaufleben der „Wirkungsgrad-Olympiade“ zu befürchten, der aber gerade bei 65% in seinem Optimum ist [137]. Die Lüftung erfolgt meistens nach sehr subjektiven Kriterien. Zudem kommt es gerade bei hochwärmegedämmter Bauweise mit dichten Fenstern zu einer schnellen Anreicherung der Luft mit Schadstoffen durch den Menschen, aber auch durch Baustoffe, Wohntextilien und Reinigungsmitteln. Weil das Gebäude bei geschlossenen Fenstern bei einer Lüftungsanlage permanent nur gefilterte Außenluft erhält, werden Straßenlärm, Staub und Insekten ausgesperrt; Gardinen, Wände und Decken bleiben länger sauber, somit ein Komfortgewinn durch die mechanische Hauslüftung. Nicht selten wird erst der Abkühleffekt vom Nutzer als Maß für den Luftaustausch gewertet. Die Wohn- und Lebensgewohnheiten der Gebäude- und Wohnungsnutzer werden nicht eingeschränkt durch die Forderungen der Energieeinsparverordnung, sie können tun und lassen, was sie wollen. Ist das Gebäude mit der planerischen Verbrauchszielgröße von 50 bis 100 kWh/(m·a) errichtet worden, kann der Nutzer das Planziel kippen. Er kann die Fenster schräg oder total geöffnet lassen, so lange er will, kann die Raumtemperaturen überhöhen, Dauerduschen usw. Er kann es, er darf es, nur muss er wissen, ob er es braucht und ob er das am Monatsende bezahlen kann. Die Energieeinsparverordnung tendiert nicht dazu, die natürliche Lüftung durch den Einbau Raumlufttechnischer Anlagen ersetzen zu wollen, sie eröffnet lediglich die Option, einen geringeren baulichen Wärmeschutz durch entsprechende Anlagentechnik zu kompensieren. Diese Anlagentechnik nimmt Bewohnern von Gebäuden die Möglichkeit, nach eigenen Wünschen Fenster zu öffnen. Die Herstellungs- und Betriebskosten, aber auch der Eingriff in die Lebensgewohnheiten der Bewohner, sind Fakto-

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

ren, die derartigen Anlagen – wenn überhaupt – keinesfalls in absehbarer Zeit eine Chance geben werden. Es wird bei Einzelanwendungen bleiben. Die EnEV tendiert nicht dazu, die natürliche Lüftung durch den Einbau Raumlufttechnischer Anlagen zu ersetzen, sie eröffnet lediglich eine Option, einen geringeren baulichen Wärmeschutz durch entsprechende Anlagentechnik zu kompensieren. Diese Anlagentechnik nimmt Bewohnern von Häusern nicht die Möglichkeit, nach eigenen Wünschen die Fenster zu öffnen. Eine gesetzliche Forderung, mechanische Lüftungsanlagen in Neubauten vorzusehen, gibt es nicht („Wirtschaftlichkeitsgebot des Energieeinsparungsgesetzes“). Geräte zur maschinellen Wohnungslüftung sind nach der Bauregelliste ungeregelte Bauprodukte. Sie müssen energiespar- und bauordnungsrechtliche Anforderungen erfüllen. Um die Verwendbarkeit der Wohnungslüftungsgeräte nachzuweisen, bedarf es einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung, die vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) im Bundesanzeiger veröffentlicht wird. Die EnEV unterscheidet sich sehr von der bisherigen WSVO’95 u.a. in der Bilanzierung des Energiebedarfs. Während die WSVO’95 den Jahres-Heizwärmebedarf begrenzte, bezieht sich die EnEV auf die Energiemenge, die zur Deckung des Jahresheiz- und des Trinkwasserwärmebedarfs benötigt wird und begrenzt somit den zulässigen Jahres-Primärenergiebedarf für Heizung und Warmwasserbereitung eines Gebäudes. Damit sind die Betrachtungsweisen der EnEV mit der WSVO’95 nicht vergleichbar. Die Beurteilungsgrundlagen für Lüftungsgeräte gemäß der WSVO’95 erschienen in [443]. EnEV § 15 verweist für die Bewertung von Anlagen auf die Nutzung der bestehenden technischen Regeln: „Falls keine existieren, sind gegenüber der nach Landesrecht zuständig die Behörde, die die für eine Bewertung erforderlichen Nachweise führt.“ Für die energetische Bewertung der Wohnungslüftungsgeräte sind nach wie vor keine anerkannten Regeln der Technik verfügbar [442]. Das Verfahren zur energetischen Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen für das öffentlich rechtliche Nachweisverfahren der EnEV zur Berechnung der Aufwandszahl und des Primärenergiebedarfs ist in DIN V 4701-10 angegeben. Es fehlt in der EnEV und in DIN V 4701-10 ein Hinweis zum Verbot für den Umluftanteil bei Raumlufttechnischen Anlagen; Fragen zu den nach Nutzeinheiten getrennten Wärmerückgewinnungseinrichtungen sind offen. Es gibt unterschiedliche Anlagen und Systeme zur Wohnungslüftung: − Maschinelle Entlüftungsanlagen, wohl die einfachste Lösung für fensterlose Räume wie Bäder, Toiletten, Küchen usw.:

8.8 Maschinelle Wohnungslüftung

817

Die Abluft wird, soweit die Gebäudehülle luftdicht ist, aus den fensterlosen Räumen abgesaugt, die Zuluft strömt diesen Räumen aus Räumen mit Fenstern – dem sogen. Überströmbereich – über die Undichtheiten in der thermischen Außenhülle zu. Sofern die Luftergiebigkeit der thermischen Außenhülle nicht ausreicht, sind spezielle Nachströmeinrichtungen (Außenluftdurchlässe) in der thermischen Außenhülle anzuordnen. Aus raumklimatischen Gründen sollten sie hoch und oberhalb von Heizkörpern montiert sein. Die maschinellen Entlüftungsanlagen dienen nahezu ausschließlich der Sicherstellung eines hygienischen Zustandes der Raumluft in den fensterlosen Räumen. Eine ausreichende Lüftung der Wohnung ist wegen der niedrigen Luftvolumenströme nur bedingt möglich. Energetische Aspekte kommen bei diesen Lüftungssystemen nur zum Tragen, wenn die Volumenströme dem Bedarf angepasst werden können. Die EnEV sieht keine Bonusregelung vor wie bisher die WSVO’95. Die Mehrzahl der untersuchten Abluftanlagen erfüllt die Anforderung in Bezug auf den Nennvolumenstrom und energiesparenden Betrieb. Dennoch erwies sich bei Untersuchungen die Verteilung der nachströmenden Außenluft in der Zuluftzone als ziemlich wetterabhängig, was auf eine ungenügende Luftdichtigkeit der Gebäudehülle, sowie auf einen mehrgeschossigen vertikalen Luftverbund zurückzuführen ist. Mehrere Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung arbeiteten wegen hoher Druckverluste nicht energieeffizient. Die Luftdichtigkeit der Gebäude war unzureichend [236]. Bei Abzugsanlagen aus Küchen sind die Reinigungsperioden in der LBauO bzw. der Richtlinie VDI DIN 1946-6 festgeschrieben. Um diese Wartungskosten möglichst niedrig zu halten, ist eine kurze Leitungsführung notwendig. Für die Auslegung dieser Lüftungsanlagen ist die VDI-Richtlinie DIN 1946-6 „Raumlufttechnik, Lüftung von Wohnungen“ zu beachten. Vgl. Tabelle 8.05. Tabelle 8.05. Für die Auslegung von Wohnungslüftungsanlagen empfohlene Luftvolumenströme nach der Richtlinie VDI 1946-6. Wohnungsgruppe

Wohnungsgröße m²

Geplante Anzahl an Bewohnern

I

< 50

II III

Planmäßige Außenluftströme bei freier Lüftung m³/h

maschineller Lüftung m³/h

bis 2

60

60

50 bis 80

bis 4

90

120

> 80

bis 6

120

180

818

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

− Maschinelle Entlüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung: Die Abluft wird vorwiegend aus fensterlosen Räumen, aber auch aus anderen Räumen, wie z.B. der Küche abgesaugt. Die Zuluft strömt diesen Räumen aus Räumen mit Fenster über Undichtheiten in der thermischen Außenhülle zu (Überströmbereich). Sofern die Luftergiebigkeit der thermischen Außenhülle, also der Räume mit Fenster, nicht ausreicht, sind spezielle Nachströmeinrichtungen in der thermischen Außenhülle anzuordnen. Die in der Abluft enthaltene Wärme kann z.B. mit Hilfe einer Wärmepumpe entweder für die Trinkwassererwärmung oder für die Beheizung oder für beides genutzt werden. Anlagen dieser Bauart werden fast ausschließlich für eine Wohnung mit einem Ventilator angewandt. Energetische Aspekte können nach der EnEV und der DIN V 4701-10 berücksichtigt werden. Wenn der Wärmeinhalt der Abluft mit einer Wärmepumpe zurückgewonnen wird, können mit einer sehr einfachen Anlagentechnik energetisch günstige Verhältnisse erreicht werden. Anlagen dieser Bauart erfordern allerdings eine anspruchsvolle Planung der Anlage, damit eine ausreichend gleichmäßige Durchströmung der Räume sicher gestellt werden kann und durch das Nachströmen der nicht vorerwärmten Zuluft auch bei niedrigeren Außenlufttemperaturen die Behaglichkeit nicht unzulässig leidet [444]. Für die Auslegung dieser Lüftungsanlagen ist die VDI-Richtlinie DIN 1946-6 zu beachten. − Maschinelle Lüftungsanlagen ohne Wärmerückgewinnung: Mit diesen maschinellen Lüftungsanlagen wird den Räumen einer Wohnung Zuluft zugeführt, während aus anderen Räumen Abluft abgesaugt wird. Lüftungsanlagen dieser Art kommen zum Einsatz, wenn eigene Nachströmeinrichtungen in der thermischen Außenhülle nicht möglich sind. Energetisch können nach der EnEV diese Anlagen keinen Beitrag leisten, weshalb ihre Anwendung auf Einzelfälle beschränkt bleiben soll. − Maschinelle Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung: Mit maschinellen Lüftungsanlagen und Wärmerückgewinnung wird den Räumen einer Wohnung Zuluft zugeführt, während aus anderen Räumen Abluft abgesaugt wird. Gleichzeitig wird ein Teil der in der Abluft enthaltenen Wärme für die Aufwärmung der Zuluft benutzt. Anlagen dieser Bauart können sowohl für eine Wohnung als auch für einzelne Räume einer Wohnung dienen, Bild 8.17. Die bei Einzelraumgeräten eingebrachte Außenwandanordnung unterbricht die thermische Außenhülle, der Schallschutz wird u.U. reduziert. In die Ansaugöffnungen wird zwar eine Dämmung eingebracht, bei

8.8 Maschinelle Wohnungslüftung

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Nebeleinwirkung z.B. muss mit Durchfeuchtung der Isolierung gerechnet werden, was den Schall- und Wärmeschutz erheblich vermindert. Eine Energieeinsparung erfolgt nur über eine begrenzte Luftaustauschmenge, die von der Windanströmung abhängig ist. Maschinelle Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung dienen sowohl zur Sicherstellung der hygienischen Raumluftverhältnisse als auch der Rückgewinnung von Energie aus der Abluft, die der Zuluft direkt zugute kommt. Die energetischen Eigenschaften dieser Anlagen hängen vom Wärmerückgewinnungsgrad des Wärmetauschers, der benötigten Hilfsenergie (elektrische Energie) als auch von der benötigten Hilfsenergie zur Sicherstellung eines dauernden Betriebes bei tiefen Temperaturen, also der Vereisung des Wärmetauschers ab. Die energetischen Aspekte können nach der EnEV und nach DIN V 4701-10 berücksichtigt werden, wobei besonders der Hilfsenergiebedarf der Antriebsmotore und die benötigte Hilfsenergie für eine ggf. notwendige Enteisung merklich in die Bilanz eingehen. Besonders günstige Verhältnisse werden erreicht, wenn für die Aufwärmung der Zuluft ein Erdreich-Wärmetauscher vorgeschaltet wird [444].

Bild 8.17. Zentralgerät Zu- und Abluft mit Wärmepumpe, links für einen Einzelraum, rechts für eine Wohnung [444].

In DIN V 4701-10 sind die Rahmenbedingungen für die Auslegung von Lüftungsanlagen formuliert. Um Energie zu sparen, ist der Anlagenluftwechsel mit n = 0,4 festgelegt, bezogen auf das beheizte Gebäudevolumen. Damit sind alle hygienischen Forderungen erfüllt, denn daraus lässt sich ein Luftwechsel von n = 1,0, bezogen auf die reinen Zulufträume berechnen. Eine Anlage kann aber auch auf einen höheren Luftwechsel als den Normluftwechsel ausgelegt werden. Durch übermäßiges Lüften verringert sich jedoch die Menge der anrechenbaren Wärme, eine energetische Verschlechterung der Anlage ist die Folge. Dies wird in DIN V 4701-10 entsprechend berücksichtigt.

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Ein hoher Anlagenluftwechsel erhöht spürbar den Heizwärmebedarf. Eine zusätzliche Gefahr besteht darin, dass, um Zugluft zu vermeiden, das (überflüssige) Nachheizregister als Luftheizung missbraucht wird. Im Winter wird dann die Raumluft zu trocken. Umluftbetrieb vermeiden! Zusätzliche Luftbehandlung (Befeuchtung, Kühlung) birgt Risiken. Feinfilter der Filterklasse EU 8 direkt nach dem Ansaugstutzen der Außenluft, so gelangt kein Schmutz in die Anlage, die Rohre sauber und hygienisch. Über die Wärmerückgewinnung sind in der Richtlinie VDI 2071 „Wärmerückgewinnung in Raumlufttechnischen Anlagen“ Begriffe, technische Beschreibungen und Wirtschaftlichkeitsberechnung, Entscheidungskriterien und Auswahl eines Systems festgelegt. Die Definition des Begriffs Wärmerückgewinnung nach VDI 2071 lautet: Maßnahme zur Mehrfachnutzung der Enthalpie der ein Gebäude bzw. einen Prozess verlassenden Massenströme. Die Rückwärmzahl ist wie folgt definiert: Zulufttemperatur Minus Außentemperatur/Ablufttemperatur Minus Außentemperatur. Die wesentlichen spezifischen Eigenschaften der Wärmerückgewinner sind in der Tabelle 8.06 aufgeführt. Umluftbetrieb ist keine Wärmerückgewinnung im Sinne der Richtlinie. Tabelle 8.06a. Spezifische Eigenschaften von Wärmerückgewinnern (WRG) nach der Richtlinie VDI 2071.

8.8 Maschinelle Wohnungslüftung

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Tabelle 8.06b. Gegenüberstellung der unterschiedlichen Systeme zur Wärmerückgewinnung in lüftungstechnischen Anlagen [249].

Grundsätzlich unterscheidet man die Wärmerückgewinnung durch folgende Systeme [130]: − Rekuperativ-Verfahren Nach Bild 8.18 strömen zugleich der wärmeabgebende und der wärmeaufnehmende Stoff und sind dabei durch eine Wand, die Wärmeaustauschfläche, voneinander getrennt. Es findet keine Stoffübertragung, d.h. keine Feuchte- und keine Geruchsbelästigung statt. Bei Unterschreitung des Taupunkts und für den fall, dass die Fortluft mehr Wasserdampf als die Außenluft enthält, kann es an den kalten Flächen zur Kondensation der Fortluft kommen. Bei niedrigen Außentemperaturen besteht die Gefahr, dass das Kondensat gefriert und der Luftwiderstand ansteigt, was zu Schäden am Rekuperator führen kann. Am häufigsten werden Kreuzstromwärmerückgewinner eingesetzt, bei denen sowohl Platten als auch Rohre als Austauschflächen (Glas, Kunststoff usw.) verwendet werden.

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Bild 8.18. Kreuzstromplattenwärmerückgewinner [130].

− Regenerativ-Verfahren Nach Bild 8.19 findet der Wärmeaustausch nicht über Trennflächen statt, sondern es werden Speichermassen verwendet, die Wärme und/oder Feuchte aufnehmen und wieder abgeben. Die Speichermasse wird abwechselnd von der Abluft und der Außenluft durchströmt, d.h. es findet ein Wärme- und Stoffaustausch von der Abluft an das Speichermaterial und von diesem wiederum an die Außenluft statt. Die Außenluft wird z.B. im Winter stetig erwärmt und befeuchtet, im Sommer läuft dieser Übertragungsmechanismus entsprechend umgekehrt ab. Bei dem rotierenden Regenerator nach Bild 8.19 wird durch die Umlaufgeschwindigkeit gleichzeitig die Regelung für den Grad der Wärmerückgewinnung festgelegt. Nach der Art der Feuchteübertragung wird unterteilt: • Kondensationsregenerator. Die Speichermasse überträgt nur sensible Wärme, da erst bei Absinken der Fortlufttemperatur unter die Taupunkttemperatur und Kondensatausfall eine Rückfeuchtung stattfindet. • Sorptionsregenerator. Die Oberflächen der Speichermassen sind mit einem hygroskopischen Medium beschichtet und absorbieren im Abluftstrom Feuchte, die sie wieder an den Außenluftstrom abgeben, d.h. Rückgewinnung von sensibler und latenter Wärme.

8.8 Maschinelle Wohnungslüftung

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Bild 8.19. Regenerativer Wärmeaustauscher [130].

− Kreislaufverbund-Verfahren Nach Bild 8.20 werden Wärmeaustauscher in den Fortluft- und Außenluftstrom eingebaut. Die Zirkulation des Wärmeträgers (Wasser mit Frostschutzmittel) erfolgt durch ein Rohrleitungssystem und Förderpumpe.

Bild 8.20. Kreisverbund-System.

Ein Kreisverbundsystem erfordert höhere Investitions- und Betriebskosten. Anwendung daher nur, wenn eine Zusammenführung der Luftkanäle der Außen- und Fortluft zur Wärmerückgewinnung durch eine große räumliche Trennung erschwerend oder nicht möglich ist. − Wärmerohr-Verfahren

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Nach Bild 8.21 ist ein Wärmerohr (heat pipe) eine unabhängige und selbständige Einheit zum Wärmetransport (kreislaufverbundener Wärmeaustauscher). Der Kreislauf wird bei diesem System selbsttätig – ohne Antrieb – in Gang gehalten. Verwendet werden handelsübliche Rippenrohre, die evakuiert sind und in denen sich eine unter ihrem Dampfdruck stehende Flüssigkeit (meist Kältemittel) befinden. Das Kältemittel, das im unteren Bereich des Rohres durch die warme Abluft verdampft und in den oberen Bereich aufsteigt, wird durch die kalte Außenluft kondensiert und fällt in Folge der Schwerkraft wieder nach unten. Durch die Nutzung der Kondensations- und Verdampfungsenthalpie kühlt sich die Ablauft ab und die Außenluft wird erwärmt. Durch Neigung des Wärmerohr-Systems lässt sich der Grad der Wärmerückgewinnung regulieren, da sich auf der Innenseite des Wärmerohres eine poröse, durch Kapillarkraft wirkende Auskleidung befindet.

Bild 8.21. Funktion eines Wärmerohres [130].

− Wärmepumpen-Verfahren Nach Bild 8.22 wird die Wärme aus einem Medium, z.B. Luft oder Wasser, abgeführt und mit höherer Temperatur an anderer Stelle wieder abgegeben. Es handelt sich nicht nur um ein System zur Wärmerückgewinnung, da durch weitere Energiezuführung innerhalb des Wärmepumpenprozesses die Zulufttemperaturen durchaus über den Außentemperaturen liegen können, was einer zusätzlichen Wärmerzeugung gleichkommt. Bei Lüftungsanlagen mit Abluftventilator könne die Wärmepumpen so geschaltet werden, dass die in der Abluft enthaltene Wärme zurückgenommen wird, so dass keine äußere Wärmequelle benötigt wird. Wäh-

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rend des Winterbetriebs wird die angesaugte Außenluft im Kondensator erwärmt und die Abluft im Verdampfer gekühlt, im Sommer wird durch Umpolung der Kältemittel- bzw. Luftwege der umgekehrte Effekt erzielt. Die nutzbare Heizleistung ist etwa 30% größer als die Kühlleistung, da im Heizfall die Verdichterleistung mit zur Verfügung steht. Günstig für den Einsatz sind z.Zt. nur für kleinere Anlagen elektrisch betriebene Wärmepumpen, wenn günstige Stromtarife, hohe Brennstoffkosten, eine hohe jährliche Betriebsstundenzahl, gleichzeitiger Bedarf an Heizung und Kühlung, die Verwendung einer ohnehin vorhandenen Kältemaschine auch als Wärmepumpe vorliegt [130]. In Bild 8.22 ist ein Schema dargestellt, bei dem zur Übertragung von Abluft- zum Außenluftstrom ein Rekuperator vorgeschaltet wird und das somit den Vorteil besitzt, dass nur geringe Zusatzenergie zum Wärmetransport benötigt wird. Dieses System der Wärmerückgewinnung findet in der Praxis, auch mit Regeneratoren, eine häufige Anwendung, da als weiterer Vorteil das vorzeitige Auskondensieren der Feuchtigkeit in der Abluft zu nennen ist und somit die Vereisung des Verdampfers eingeschränkt wird [130].

Bild 8.22. Schema einer Wärmepumpe mit Rekuperator [130].

Leider ist weder der Wärmerückgewinnungsgrad in den einschlägigen deutschen und internationalen Regeln der Technik hinreichend eindeutig

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definiert, noch lassen sich aus dem technischen Regelwerk für die Planung und Ausführung von Lüftungsanlagen unmittelbare Erkenntnisse für das Strom/Wärme-Verhältnis ableiten. Die Wärmeschutzverordnung 1995 enthielt daher den Vorbehalt: Die vollziehenden Länderbehörden dürfen die Anrechnung des Minderungsfaktors davon abhängig machen, dass die relevanten Eigenschaften für die gewählte Ausführung im Bundesanzeiger bekanntgemacht worden sind. Für Minderungsfaktoren kleiner als 0,8 (bei Rückgewinnungsgraden größer als 65%) wird dies stets verlangt. Bekanntmachungen im Bundesanzeiger über Eigenschaften von Lüftungsanlagen werden erfolgen können, sobald das hinzugezogene Sachverständigengremium für die bisher vorgelegten Anlagenkonzepte die Prüfkriterien vorgeschlagen haben wird und die (bereits im Bundesanzeiger bekanntgemachten) Prüfstellen, die noch ausstehenden Kennwerte nach diesen Vorgaben ermittelt haben. Anhaltswerte vgl. Tabelle 8.04. Alle Wärmerückgewinnungseinrichtungen erfordern Einbauten in die Luftströme und wirken dadurch als Abscheider für Verunreinigungen, sie verschmutzen. Verschmutzungsgrad und Reinigungszyklus sind von vielen Faktoren abhängig, die Belastung der Luft, Filtereinsatz, Konstruktionsform der Wärmerückgewinnungseinheit, Lufttemperatur usw. Pauschale Angaben der Reinigungszyklen sind deshalb nicht möglich. Als Richtwert kann gelten, dass eine Reinigung erforderlich wird, wenn der Druckverlust über der Wärmerückgewinnungseinrichtung das 1,5 . . . 2-fache des Anfangsdruckverlustes (sauberer Zustand) erreicht hat. Die Geräte sollten wegen eventueller Luft- oder Zugluftbelästigung möglichst nicht im direkten Aufenthaltsbereich montiert werden. Sie arbeiten in der Regel automatisch in Abhängigkeit von der relativen Feuchte und Temperatur des Raumes. Der eingebaute Luftfilter muss aufgrund von Verschmutzungen regelmäßig ausgetauscht werden. Empfehlenswert ist, die Filter alle zwei bis drei, spätestens aber alle sechs Monate zu reinigen bzw. auszuwechseln. Die Luftkanäle und Wärmetauscher sollten so installiert sein, dass sie bei Bedarf inspiziert und gereinigt werden können. Im Allgemeinen liegen weder Betriebsanleitung noch Wartungsunterlagen vor. Wenn keine Bedienungs- und Wartungsunterlagen vorlagen, verfügten in einigen Fällen die Hausbesitzer über Informationen von Seiten der Komponentenhersteller. Typische Fehler bei der Planung sind: Durch Drehen einiger Ventilatorgehäuse um 180° wären die Wartungsöffnungen viel leichter zugänglich und Krümmungen im Kanalnetz ließen sich vermeiden. Filter können oft aufgrund der nachträglich erfolgten Wärmedämmung von Apparaten nicht entnommen werden. Für die jährlich oder alle 2 Jahre fällige Überprüfung und Reinigung der Luftkanäle sind Reinigungsöffnungen mit Verschlüssen in ausreichender Zahl vorzusehen (DIN EN

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12097 Luftleitungen, Anforderungen an Luftleitungsbauteile zur Wartung). Zentralgerät mit Wärmeaustauscher und Nachwärmer: Bild 8.23a. Die Außenluft wird aus der Umgebung über Öffnungen mit Wetterschutzgittern, die sich im Dachbereich oder in der Außenwand befinden, angesaugt und über dampfdiffusionsdicht wärmegedämmte Luftkanäle zum Gerät geführt, durch den Wärmeaustauscher (Wärmerückgewinner) erwärmt und ggf. nacherwärmt. Die aufbereitete Zuluft gelangt über Luftkanäle zu den Wohn- und Schlafzimmern. Dort strömt sie über Gitter und/oder Ventile ein und verbrauchte Luft durch Überströmgitter, die in der Tür als Türschlitz angebracht sind, über Flure oder Diele in den Abluftbereich, d.h. Küche, Bad, WC. Über Gitter oder Ventile wird die Luft aus diesen Räumen angesaugt und zum Gerät zurückgeführt. Der Frostschutz für den Wärmetauscher lässt sich im Falle der Lüftung mit Wärmerückgewinnung besser auch auf passive Art und Weise erreichen: Statt eines liegenden ein stehender Wärmetauscher – bei dem das Kondensat sehr schnell abfließt – und der so beschaffen ist, dass er bei eventuellem Gefrieren keinen Schaden nimmt. Die energetische Abluft aus den Feuchträumen wird im Lüftungszentralgerät zuerst im Wärmetauscher, meist einem KreuzstromPlattenaustauscher, entwärmt und als Fortluft über Dach oder Außenwand abgeführt. Die aus der Abluft entzogene Wärme wird im Wärmetauscher an die Zuluft übertragen und dabei erwärmt. Eine Vermischung von Zuund Abluft und damit eine Geräuschübertragung findet nicht statt. Die Luftfilter sind bei Bedarf leicht und einfach auszuwechseln und als Hausmüll zu entsorgen. Zentralgerät mit Wärmetauscher und Luft-Luft-Wärmepumpe: Bild 8.23b. Die Außenluft wird über Öffnungen mit Wetterschutzgittern überdacht, oder über die Außenwand angesaugt. Sie wird durch dampfdiffusonsdicht wärmegedämmte Luftkanäle zum Gerät geführt. Im Lüftungszentralgerät wird die Außenluft gefiltert und erwärmt und als Zuluft über Luftkanäle und ggf. über Schalldämpfer den Wohn- und Schlafräumen zugeführt. Der Lufteintritt erfolgt über Gitter und/oder Ventile. Die Luft strömt aus diesen Räumen über den Flur in den Abluftbereich Küche, Bad, WC. Über Gitter oder Ventile wird die Luft aus diesen Räumen abgesaugt und zum Gerät zurückgeführt. Die energiereiche Abluft wird im Lüftungszentralgerät zuerst über den Plattenaustauscher und dann über den Verdampfer der Wärmepumpe entwärmt und als Fortluft über Dach oder Außenwand geblasen. Nachdem im Plattenwärmeaustauscher die Abluft abgekühlt wurde, wird ihr, bevor sie ins Freie geblasen wird, im Verdampfer der Wärme-

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pumpe weitere Wärme entzogen und diese über den Verflüssiger der Wärmepumpe der Zuluft wieder zugeführt. Dabei können Zulufttemperaturen von über +40°C erzielt werden (bezogen auf eine Außenlufttemperatur von 0°C). Somit kann mit Hilfe der Wärmepumpe neben der Rückgewinnung der Lüftungswärme auch ein Teil des Transmissionswärmeverlustes ausgeglichen werden. Bei bestimmten Außenluftzuständen kommt es zur Vereisung am Verdampfer. Dieser Reifansatz wird automatisch über eine bedarfsabhängig gesteuerte Abtauschaltung abgetaut. Zentralgerät mit Wärmeaustauscher und Luft-Wasser-Wärmepumpe für Lüftung und/oder Wassererwärmung, Bild 8.23c. Eine Wohnungslüftungsanlage, kombiniert mit einem Standspeicher zur Wassererwärmung ist eine Variante der Wohnungslüftung. Der Abluft wird, bevor sie ins Freie geblasen wird, im Verdampfer der Wärmepumpe Wärme entzogen und diese über die Verflüssiger der Wärmepumpe entweder an das Warmwasser oder an die Zuluft abgegeben. Dabei können Wassertemperaturen von ca. 50°C und Zulufttemperaturen von ca. 40°C erzielt werden. Die Erwärmung von Warmwasser hat grundsätzlich Vorrang. Erst bei einer Wassertemperatur von ca. 40°C wird über einen Thermostat das Magnetventil Wassererwärmung geschlossen und das Magnetventil Lufterwärmung geöffnet. Erst dann wird über den Verflüssiger die Zuluft erwärmt. Während der Wassererwärmung schaltet der Zuluftventilator ab. Bei großem Warmwasserbedarf muss ein zusätzlicher Wärmeaustauscher in den Warmwasserspeicher eingebaut werden. Die Wärmeversorgung dafür erfolgt dann vom Heizsystem oder durch eine elektrische Direktschaltung [284].

Bild 8.23a. Zentralgerät mit Wärmeaustauscher und Nacherwärmer [284].

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Bild 8.23b. Wärmerückgewinnungsgerät mit Wärmeaustauscher und Wärmepumpe [284].

Bild 8.23c. Wärmerückgewinnungsgerät mit Wärmeaustauscher und Wärmepumpe für Wassererwärmung[284].

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Von einigen Herstellern von Anlagenkomponenten der Raumlufttechnik wurden Demonstrationsmodelle für die Ausbildung von Monteuren und Lehrlingen entwickelt, aber auch um ratsuchenden Bauherren die Funktion der kontrollierten Wohnraumbelüftung zu erläutern, Bild 8.24. Mit einer fahrbaren Modellanlage wird ein Wohnungsmodell in Plexiglasausführung durch ein industrielles Lüftungsgerät kontrolliert, be- und entlüftet. Folgende Themenbereiche können dargestellt werden: − − − − − −

Grundlagen der Raumlüftung Bauteile eines Lüftungsgerätes und ihre Funktionsweise Wärme- und Kälterückgewinnung Sichtbarmachung der Luftströme durch Rauchröhrchen Filtersysteme Wartungs- und Einstellarbeiten

Bild 8.24. Modellanlage Kontrollierte Wohnraumbelüftung (Fa. Horstmann, Essen) [284].

Das Lüftungsgerät besteht aus 2 Ventilatoren, 2 Wärmetauschern nach dem Kreuzstromprinzip, eine Elektronachheizung, ein Abluftrohrsystem, flexible original Zu- und Belüftungsventile als Tellerventile zur Luftmengeneinstellung.

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Über dem Wohnungsmodell aus Plexiglas befindet sich das Lüftungsgerät, das die Luftströme bei der Wärme- und Kälterückgewinnung durch Rauch sichtbar macht. Anordnung der Lüftungsgeräte im Dachboden, oberen Geschoss oder Keller und Führung der Luftkanäle im abgehängten Deckenbereich der Flure. Das Lüftungsgerät mit Filtern und Wärmeaustauscher ist bei neuzeitlichen Fabrikaten ein kompakter Würfel von etwa 0,5 m Kantenlänge, der sich wie ein Hängeschrank montieren lässt. Eine Lufteinblasung im Fensterbereich ist meist nicht erforderlich. Zuluftzuführung im Bereich der Außenwände bedeutet einen relativ hohen Installationsaufwand. Zwischen Lüftungsgerät und den Räumen müssen Schalldämpfer (Geräusche!) eingebaut werden, dies gilt auch für Räume untereinander. Viele der Ventilatoren haben hohe Betriebsgeräusche, die bei nicht körperschallgedämmtem Einbau der Luftrohre noch verstärkt werden können [143]. Zentralanlagen müssen mit einem hohen Schallschutz realisiert werden. Der Bewohner will schließlich keine „rauschende Klimaanlage“ kaufen, sondern eine „dezente Lüftung“, die zugfrei und leise ist. Für die Verlegung der verschleißfreien Lüftungsleitungen werden in Rohrleitungen (verzinktes Stahlblech oder Kunststoff) oder Kanäle (Kunststoff) verwendet. Auf Kanäle mit Glasfasermatten-Innenisolation sollte gänzlich verzichtet werden. Ideal sind doppelwandige oder außengedämmte Kanäle. Forderung in DIN 1946-2: Glatt und abriebsfest. Flexible Rohre und Kanäle sollten möglichst vermieden werden, da sich in den Wellschläuchen leicht Schmutz ablagern kann. Verzinkte Wickelfalzrohre sind zwar preisgünstiger als Kunststoffkanäle, diese Kanäle lassen sich aber besser in das Mauerwerk oder in Zwischendecken einfügen. Auch der nachträgliche Einbau einer Wohnungslüftungsanlage in ein Gebäude ist möglich; dabei ist der Einsatz von Flachkanälen besser geeignet als Rohrleitungen. Flexible Schläuche mit glatter Innenseite haben durch ihre hohe Beweglichkeit vor allem bei komplizierter Kanalführung und kürzeren Leitungsabschnitten ihre Berechtigung. Sie sind aber durch den deutlich höheren Druckverlust im Vergleich zu Wickelfalzrohren wesentlich sorgfältiger zu planen. Wegen des relativ hohen Eigengewichts können sie nur in wenigen Fällen in abgehängten Decken verwendet werden. Luftleitungen sollten unter Anwendung strömungstechnischer Gesetze so ausgeführt werden, dass keine Todwassergebiete entstehen, in denen eine vermehrte Ablagerung von Staub erfolgen kann. Beispiele enthält die Richtlinie CEN TC 156 WG 3, Bild 8.25. Dies setzt jedoch voraus, dass die Ausführungsplanung und besonders die Abstimmung mit den anderen gebäudetechnischen Gewerken rechtzeitig erfolgt.

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Bild 8.25. Beispiele für akzeptable Ausführungen nach CEN TC 156 WG 3.

Über ein erhöhtes Gesundheitsrisiko durch verschmutzte Kanäle liegen bislang keine Erkenntnisse vor, nach skandinavischen Angaben ist schon bei Werten über 0,5 g/m² Kanalfläche mit gesundheitlichen Risiken zu rechen [180]. Ein- und Auslässe (Dach, Giebelwand, Außenwand) sollten so angeordnet sein, dass keine Kurzschlussströmung entstehen kann, d.h. Abluft nicht im Außenluftstutzen eingesaugt werden kann. Dabei ist die vorherrschende Windrichtung zu beachten. Die Außenwanddurchlässe müssen im geöffneten Zustand gegen Schlagregen dicht und gegen das Eindringen von Insekten geschützt (DIN 1946-6, Ziffer 4) werden. Die Außenwanddurchlässe sollten in ihrem freien Querschnitt einstellbar sein. Der Luftvolumenstrom muss dabei noch sichergestellt sein. Eine Einrichtung zur oberen Volumenstrombegrenzung sollte vorgesehen werden – starker Staudruck durch Wind – (DIN 1946-6, Ziffer 4). Fortluft sollte an der windabgewandten Seite ausgeblasen werden. Funktions- und Regelprobleme bei Lüftungsanlagen können auftreten, wenn Außenwand-Zuluftöffnungen nicht auf der Druck- sondern auf der

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Saugseite des üblichen Windes liegen oder umgekehrt. Bei Gebäuden an Standorten mit relativ konstanten Hauptwindrichtungen während der Heizperiode kann man in solchen Fällen Zuluftkanäle von der Winddruckseite zu den Räumen und Abluftkanälen von Ablufträumen zur Windsogseite verlegen, um die Windkräfte als positive Antriebskräfte zu nutzen und um eine falsche Strömung zu vermeiden. An Standorten mit häufig wechselnden Windrichtungen sind windrichtungsneutrale Zu- und Abluftwege über Keller oder Dach zu empfehlen. Die windseitigen Öffnungen sollten stets mit Gegenstromklappen und ggf. mit Sturmklappen ausgerüstet werden [143]. Die Zuluft wird wahlweise mit einem Staubfilter oder einer Filterkombination gereinigt, wobei die letzte Stufe ein Pollenfilter für Allergiker sein kann. Weil häufig ausreichend kleine, solide und leistungsregelbare Ventilatoren nicht zu vertretbaren Kosten verfügbar sind, wird oft auf eine Leistungsanpassung und Leistungsregelung verzichtet und stattdessen ein Taktbetrieb mit Zeitschaltuhr gewählt. Es empfiehlt sich bei raumweiser Regelung durch Stellklappen eine regeltechnische Verbindung zu Fensterkontakten in jedem Raum herzustellen, die bewirken, dass bei geöffnetem Fenster sowohl die Stellklappe schließt, als auch die Leistung des zentralen Absaugventilators entsprechend verringert wird. In der EnEV fehlt eine Vorschrift, wonach bei Lüftung mit Wärmerückgewinnung warme Lüftungskanäle (zwischen Wohnung und Wärmetauscher) im warmen Bereich und wonach kalte Lüftungskanäle (zwischen Außenluft und Wärmetauscher) im kalten Bereich außerhalb der Dämmhülle des Gebäudes verlegt werden müssen. Werden diese Kanäle in dem jeweils anderen – falschen – Bereich verlegt, kühlen sie ab, bzw. erwärmen die Wohnräume derart, dass sie trotz sehr dicker Wärmedämmung den Energierückgewinn des Wärmetauschers praktisch wieder zunichte machen [182]. Die Entlüftungsanlage muss nach der Dichtheitsklasse 2 (DIN 24194-2) ausgeführt werden. Empfehlenswert, alle lüftungstechnischen Verbindungen zusätzlich mit gewebeverstärktem Klebeband abzudichten. Werden „Kaltluftleitungen“ durch warme Räume geführt, ist eine ≈ 25 mm dicke dampfdichte Dämmung erforderlich, um Wärmeverluste und Kondenswasser zu vermeiden, wobei je nach Temperaturdifferenz bis zu 50 mm Dämmstoffdicke empfehlenswert sind. Diese Kanäle sollten möglichst kurz gehalten werden. Für wärmeführende Leitungen durch unbeheizte Räume ist ebenso eine Wärmedämmung vorzusehen. Bei der Halterung sind Kältebrücken bei gedämmten Leitungen zu vermeiden. Unter Putz

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verlegte „Kaltluftleitungen“ sind zu dämmen und luftdicht (dampfdicht) gegen das umgebende Baumaterial abzudichten (Kondenswassergefahr). Ein Wickelfalzrohr 150 mm ∅ mit 25 mm Wärmedämmung bei 20°C Lufttemperatur und +10°C äußere Temperatur z.B. in einem Dachboden verliert ca. 0,9 W/m, Temperaturabsenkung um ca. 0,2 K/m. Ein Luftaustausch zwischen Treppenraum und Wohnung über die Wohnungsabschlusstür ist nach DIN 1946-6 zu vermeiden. Die Wärmerückgewinnung soll für jede Nutzeinheit getrennt erfolgen. Die Lüftungsanlagen müssen mit Einrichtungen ausgestattet sein, die eine Beeinflussung der Luftvolumenströme jeder Nutzeinheit durch den Nutzer erlauben. Bei sehr vielen Anlagen reicht der Regelbereich des Volumenstromes nicht aus. Bei drehzahlgesteuerten Systemen liegt dies entweder an der falschen Abstimmung zwischen Rohrnetz und Lüfterkennlinie oder an überdimensionierten Ventilatoren. Bei den feuchtegesteuerten Anlagen waren die hohen Druckverluste im Kanalnetz, verglichen mit dem Druckabfall am feuchtegesteuerten Luftdurchlass, die Ursache. Lüftungsanlagen in Gebäuden mit mehr als zwei Vollgeschossen und Lüftungsanlagen, die Brandwände überbrücken müssen, müssen so hergestellt sein, dass Feuer und Rauch nicht in andere Geschosse oder Brandabschnitte übertragen werden können. Wird eine Wohnung notwendigerweise durch feuerwiderstandsfähige Bauteile (Brandwand) getrennt, ist die Lüftungsleitung feuerwiderstandsfähig auszuführen oder in einem feuerwiderstandsfähigen Schacht zu verlegen (DIN 1946-6 Ziffer 5.2.2). Zur Ableitung des Kondenswasser aus Wärmerückgewinnungsgeräten ist ein Siphon (U-Schlauch für Druckdifferenz 40 mm WS) und ein Schlauch (Rohr) vorzusehen, die bei Verlegen in frostgefährdeten Bereichen (Dachboden) wärmezudämmen sind. Wird dort „tröpfchenweise“ Kondensat über eine längere Strecke mit Gefälle geleitet, besteht trotz der Dämmung Einfriergefahr. Hierfür wird der Einsatz eines selbstregulierenden Heizbandes empfohlen. Um zu vermeiden, dass es in den Wintermonaten bei mechanischer Wohnungslüftung zu Problemen infolge zu hoher Raumluftfeuchte kommt, und damit die energetisch unsinnige Fensterlüftung während der Heizzeit unterbleibt, wird zu Beginn der Heizzeit die Feuchtesteuerung aktiviert. Die Bedienung erfolgt mit handelsüblichen Unterputzschaltern. Da ständig vom Sensor die tatsächlich vorhandene Luftfeuchte erfasst wird, wird auch nur soviel gelüftet, wie momentan zwingend notwendig ist. Das hilft Heizenergie einsparen [211]. Bei Luftleitungen für Badezimmerluft muss wegen deren hoher Feuchtigkeit der Kondensatanfall und Kondensatabfluss eingeplant werden. Aus Gründen einer langfristigen Sauberhaltung der Luftkanäle ist davon abzu-

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raten, Küchen-Dunstabzugshauben an zentrale Lüftungssysteme anzuschließen [143]. Eine davon unabhängige Grundlüftung der Küche sollte dagegen zentral angeschlossen werden. Bei Systemen zur kontrollierten Wohnungslüftung wird die Marktdurchdringung allerdings sehr stark vom Fachwissen der Handwerker und einer positiven Beurteilung der Architekten abhängen, um beim Nutzer eine Akzeptanz zu erzielen. Die Anlagentechnik sollte daher möglichst einfach zu planen, zu montieren, zu warten und zu bedienen sein. Günstige Einstiegspreise und fachliche Kompetenz erleichtern die Argumentation gegenüber potentiellen Käufern sicher ganz erheblich [174]. Folgende vermeidbare Mängel behindern die Markteinführungen von kontrollierten Wohnungslüftungsanlagen: Vermeidbar hoher Stromverbrauch der Anlagen, mangelnde Dichtheit der Gebäudehülle, unnötig hohe Rohrnetzwiderstände durch ungeeignete Materialien und ungünstige Kanalnetzführung, ungenügende Abstimmung von Kanalnetz und Ventilatorkennlinie, zu hoch oder zu niedrig eingestellter Luftwechsel, Zugluft, Schallübertragung, fehlende Einweisung der Nutzer, wartungsfreundlicher Einbau der Anlagen [276]. Zur Verbesserung der Anlagenqualität muss der Kenntnisstand bei Architekten, Haustechnikplanern und ausführenden Handwerksbetrieben gezielt verbessert werden. Auch in Lüftungsanlagen kleinerer Gebäude sollten weiterentwickelte und mittlerweile erhältliche Technologien mit höheren Wirkungsgraden eingesetzt werden. Leider ist festzustellen, dass Architekten, Bauträger, Ingenieure, Fachhandwerker und selbst Fachplaner meist fast keine brauchbaren Erfahrungen und Kenntnisse über Planungsvorgaben und über den Komponentenmarkt für Lüftungsanlagen nach den Forderungen der Energieeinsparverordnung haben. Daher kommt der Verbreitung von Planungs- und Betriebserfahrung in absehbarer Zeit noch eine große Bedeutung zu [143]. Die neue Anlagentechnik macht besonders in der Anfangsphase eine besondere Betreuung der Kunden notwendig. Für lüftungstechnische Anlagen gibt es eine Reihe von Verordnungen und Empfehlungen, was deren Wartung und Instandhaltung betrifft. So verlangt z.B. DIN 1946 die regelmäßige Prüfung und Wartung dieser Anlagen, damit die Funktionsfähigkeit jederzeit gewährleistet ist. Die Luftkanalsysteme müssen gewartet und gereinigt werden, was wesentlich zur Erhaltung der Raumluftqualität sowie zur Anlagensicherung beiträgt. Häufig findet sich in den Ventilatoren und im Kanalnetz Schmutz, der noch auf die vor Jahren zurückliegende Bauzeit herrührt. Daneben finden sich auch Dämmstoffreste, die dann ein Grund für niedrige Volumenströme und Geräuschbelästigung sind. Der heutige Stand der Technik ermöglicht es, mit Videorobotern und Endoskopen das Lüftungssystem auf

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den hygienischen Zustand zu prüfen. Enorme Strömungswiderstände in den Luftkanalsystemen und die Beeinträchtigung des Wärmeaustausches machen das Luftsystem zunehmend unwirtschaftlich. Schmutzanhäufungen in den Luftkanälen vermindern durch erhöhte Strömungswiderstände die Effizienz der Anlage deutlich. Verschmutzte Luftkanalsysteme sind oft verantwortlich für Schwelbrände in Anlagenteilen bzw. für Brandausbrüche im allgemeinen, dies besonders auch in Küchenabluftanlagen. Kopfschmerzen, ständige Müdigkeit, Augenirritationen, Halsschmerzen und Übelkeit sind Symptome, die beim Aufenthalt in solchen Räumen auftreten können, verursacht durch schlechte Luft aus verschmutzten Luftkanälen. Die schmutzigen Lüftungskanäle bilden einen perfekten Keimherd für Bakterien, die kontinuierlich an die Raumluft abgegeben werden. Schimmelpilzsporen in der Raumluft gehen oft auf ungereinigte Luftkanalsysteme zurück. So manche Allergie findet ihren Ursprung in verschmutzten Lüftungskanälen. Das Reinigen von Fett erfolgt mit Hochdruck und speziellem Abdichten von Stößen. Das Reinigen von Staub erfolgt mit Spezialschwämmen. Es gibt keine andere Reinigungsmethode, die einen so großen Erfolg erzielt, spezielles Material und die richtige Größe wird sanft an die Kanalfläche gedrückt und über längere Strecken gezogen, lösen den Staub und andere Rückstände ab. Vielfach erfolgt auch das Reinigen mit Spezialbürsten, aber nur dort, wo aus Preisgründen zu dünne Kanalwände nicht mit Verstärkungsstreben zusammengehalten oder Leitbleche in den Kanalbögen den Weg versperren. Außerdem müssen für die Reinigung alle in den Kanal ragenden Gegenstände, wie Fühler usw. für die Zeit der Reinigung ausund danach wieder eingebaut werden. Zu achten ist bei den Reinigungsverfahren, dass kein austreibendes, verschmutztes Spülwasser, keine Geruchsbelästigung in den Räumen, keine Kontamination mit Reinigungsmitteln, Oberflächen usw. erfolgt. Durch die Flexibilität der Reinigungsverfahren und die Kompaktheit der Ausrüstung ist der Einsatz auch in vielen schwerzugänglichen Anlagenteilen möglich, ohne Leitungs- bzw. Schachtführungen demontieren zu müssen. Zu beachten ist auch, dass von den Reinigungsfirmen die Entsorgung übernommen wird. Empfehlenswert ist auch eine Videodokumentation über die Kanalreinigung. Die unterschiedlichen Systeme und die Vielzahl der am Markt angebotenen Geräte erfordert Wartungskosten zwischen 100 und 300 EURO/a. Zweimalige jährliche Reinigung ist erforderlich (Filter, Wärmetauscher, Luftauslässe, Kanäle), Funktionsprüfung der elektrischen Bauteile und Nachregulierung der Luftströme [138]. Nach Untersuchungen in [445] haben mechanisch belüftete Wohnungen während mehrjähriger Heizperioden im Vergleich zu natürlich belüfteten

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Wohnungen höhere Heizwärmeverbräuche. Die Ursache liegt in den deutlich höheren Luftwechseln in den mechanisch gelüfteten Wohnungen. Die Lüftungsgewohnheiten der Bewohner mittels Fensteröffnen war in den mechanisch belüfteten Wohnungen etwa gleich wie die Bewohner in den Wohnungen ohne Lüftungsanlage. Im Mittel lagen die Nettoheizenergieverbräuche bei Demonstrationsbauten, die nach den Forderungen der EnEV erstellt wurden etwa 1/3 unter dem Verbrauch von konventionell erstellten Referenzhäusern [145]. Gebäude mit Wohnungslüftungssystemen solcher Bauten erreichten nicht die vorherberechneten Heizenergieverbräuche; es scheint, dass mit den Systemen keine merklichen Energieeinsparungen erzielt werden konnten [145]. Als gleichwertig auf die prozentuale Energieeinsparung sind die Wärmedämmung und Heizungsmodernisierung zu bewerten, nicht jedoch was die Kosten betrifft. Die Installationskosten sind stark von der Leitungsführung abhängig. Die Anlagenkosten werden beeinflusst durch die gefertigten Stückzahlen (Serienfertigung von Systemteilen anstreben) und Kenntnisstand der ausführenden Firmen [153]. Vor neue Aufgaben werden auch die Anbieter von Systemen zur Heizkostenabrechnung gestellt. Herkömmliche Verfahren sind wegen des geringen spezifischen Wärmeverbrauchs bei gleichzeitigem Anstieg des Anteils von Fremdwärme u.U. nicht mehr zur Abrechnung geeignet. Offen ist, wie in hochwärmegedämmten und zwangsbelüfteten Wohnungen mit Wärmerückgewinnung zukünftig die Heizkosten abgerechnet werden sollen. Die Einflüsse der Fensterlüftung auf Luftwechsel und Heizlast zeigt Bild 8.26. Den Auswertungen [223] dazu liegen Raumtemperaturen von 21°C und 23°C bei täglichen Temperaturabsenkungen zwischen 21 Uhr und 7 Uhr zugrunde. Auffallend ist, wie verschieden sich die Lüftungsgewohnheiten auf den jahresdurchschnittlichen Luftwechsel auswirkt und wie vorteilhaft die „stoßweise“ Lüftung ist (noch etwas günstiger als die mechanische Lüftung mit Wärmerückgewinnung bei noch akzeptablem Luftwechsel von etwa n = 0,5 h-1). Unter hybrider Lüftung versteht man die Kombination von natürlicher Lüftung über ein automatisiertes Fenster mit mechanischer Lüftung (Hybrid: Von zweierlei Herkunft). Da beide Systeme Vor- und Nachteile aufweisen – im ungünstigsten Fall können sie auch gegeneinander arbeiten – muss alles miteinander verknüpft werde, dass sich die Vorteile summieren. Ziel der hybriden Lüftung ist primär die Minimierung von Heiz- und Kühlenergie sowie der elektrischen Antriebsenergie für Ventilatoren und Pumpen. Eine zusätzliche Senkung des Energieeinsatzes erlaubt eine Verknüpfung der hybriden Lüftung mit den Einrichtungen für Sonnenschutz,

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Tageslicht und Beleuchtung. Neben den individuellen Wahlmöglichkeiten des Nutzers müssen alle sicherheitsrelevanten Parameter der einzelnen Systeme eingehalten werden – etwa Sturm- und Regensicherung, Möglichkeiten einer mechanischen Verriegelung der Fenster oder den Schutz vor Auskühlung und Überhitzung.

Bild 8.26. Heizenergiebedarf für verschiedene Lüftungsvarianten und bei Änderung des Raumtemperatur-Niveaus (alle Daten für durchschnittliche Jahreswerte) [233]: A: Raumtemperatur 21°C; 4: Viel Fensterlüftung; B: Raumtemperatur 23°C; 5: Stoßweise Fensterlüftung; 1: Keine Fensterlüftung; 6: Mechanische Lüftung konstant 2: Wenig Fensterlüftung; bei n = 0,8 und mit Wärme3: Mittlere Fensterlüftung; rückgewinnung 50% (simuliert durch n = 0,4 ohne WRG)

Der Fall „keine“ Lüftung entspricht den Gebäudeundichtigkeiten. Allerdings muss bei diesen Auswertungen für vergleichende Interpretation beachtet werden, dass die höheren Raumtemperaturen zu niedrigem Luftwechsel führt. Der Grund liegt darin, dass die passend unterstellte Heizleistung zeitweise die höheren Wärmeverluste bei kaltem Wetter nicht ausgleichen kann, so dass entgegen den Gewohnheiten die Fenster früher geschlossen werden. Bei der Raumtemperatur 20°C ist der Luftwechsel allerdings entsprechend höher. Eine energiesparende Fensterlüftung ist dann empfehlenswert, wenn thermostatisch geregelte Heizkörper mit dem Fenster gekoppelt sind, vgl. Bild 8.07; gemäß dem Motto „Fenster auf = Heizung zu“ wird beim Öffnen des Fensters die Wasserzufuhr zum Heizkörper automatisch abgestellt bzw., reduziert. Kosten ca. 80 bis 100 EURO je Fenster, Amortisationszeit ca. 3 Jahre.

8.8 Maschinelle Wohnungslüftung

839

Das Verhältnis von rückgewonnener Heizwärme mit den Lüftungswärmerückgewinnungssystemen zum benötigten Strom für das Betreiben der Ventilatoren liegt nach der Untersuchung in [445] – ohne Berücksichtigung des Umluftventilators – zwischen 2,6 und 3,1 und ist damit als schlecht einzustufen. Dies führt aufgrund der unterschiedlichen Preise für Heizwärme und Elektroenergie dazu, dass bei den installierten Systemen zwar Heizwärme zurückgewonnen wird, die Energiekosten in den Wohnungen aber ansteigen. Die Ursachen für die hohen elektrischen Leistungsaufnahmen sind u.a. die langen Lufttransportwege, woraus hohe Rohrleitungswiderstände resultieren. Durch kürzere Ansaugstrecken kann das Verhältnis nahezu verdoppelt werden, es würde aber immer noch nicht zu wirtschaftlichen Amortisationen führen. Leider ist weder der Wärmerückgewinnungsgrad in den einschlägigen deutschen und internationalen Regeln der Technik hinreichend eindeutig definiert, noch lassen sich aus dem technischen Regelwerk für die Planung und Ausführung von Lüftungsanlagen unmittelbare Erkenntnisse für das Strom-Wärme-Verhältnis ableiten [164]. Ein stromsparender Betrieb ist aus Gründen der Primärenergieeinsparung erforderlich, aber auch um die Betriebswirtschaftlichkeit der Anlagen zu gewährleisten. Bei einem Preis für Haushaltsstrom von 13 Eurocent/kWh und von 1 Eurocent/kWh für Heizenergie muss die Jahresarbeitszahl schon mindestens 4,33 betragen, bevor ein Kapitalrückfluss erfolgen kann. Man beachte: Schon die Wärmeschutzverordnung’95 forderte für Wärmerückgewinnungsanlagen ein Verhältnis von 1 : 5 zwischen eingesetzter Antriebsenergie Strom und zurückgewonnener Wärmeenergie [276]. Der Einsatz von aufwendigen Wärmerückgewinnungsanlagen für die Lüftung von Wohngebäuden ist kontraproduktiv. Allein die zusätzlichen Stromkosten können die eingesparten Heizkosten aufzehren. Wissenschaftler der Universität Paderborn haben nachgewiesen, Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung machen jede CO2-Einsparung so wieder zunichte. Ein weiterer Schritt ist dann allerdings, dieser Abluft Wärme zu entziehen über Wärmerückgewinnungsanlagen, aber das erkauft man sich, indem man höheren Stromverbrauch hat, da diese Anlagen mit elektrischer Energie betrieben werden. Für jede kWh mehr im Haushalt müssen 3 kWh Gas, Öl oder Kohle im Kraftwerk verbrannt werden. Der CO2-Ausstoß wird so nicht verringert, sondern wird nur verlagert, von Wohnhaus ins Kraftwerk. Werden die Kapitalkosten (Investitionskosten je Wohnung 5000 bis 8000 EUR) und die Wartung einbezogen, so bricht dieses System vollends zusammen. Propagiert werden die Anlagen vor allem von Produktionsanbietern und der Stromwirtschaft. Sinnvoller wären einfache Abluftanlagen

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

(Kosten je Wohnung etwa 2000 EUR) zum Erreichen einer kontrollierten Lüftung. Die theoretischen Untersuchungen [445] zeigen, dass eine Technik, die in theoretischen Untersuchungen verspricht, im praktischen Betrieb nicht automatisch zur Energieeinsparung beiträgt. Bei der Konzeption von mechanischen Wohnungslüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung muss bereits in der Planungsphase das Verhältnis von rückgewinnbarer Heizwärme zu benötigter Ventilatorenantriebsenergie praxisgerecht abgeschätzt werden. Denn im Planungsstadium können bei einem ungünstigen Verhältnis z.B. die Rohrleitungswiderstände durch andere Rohrleitungsführungen reduziert werden. Der Außenluftwechsel, mit der eine Wohnungslüftungsanlage ausgelegt wird, muss kleiner gewählt werden, da ein gewisser natürlicher Grundluftwechsel – selbst bei geschlossenen Fenstern – immer vorhanden ist. Dadurch verringern sich auch die Stromverbräuche der Ventilatoren. Eine Überprüfung des Dichtheitsgrades des Gebäudes nach dem Blower-Door-Verfahren ist unabdingbar. Es sollten Ventilatoren mit geringem elektrischen Leistungsaufwand und hohem elektrischen Wirkungsgrad eingesetzt werden. Bedienung und Regelung müssen leicht verständlich und in ihrer Funktion überprüfbar sein. Hierzu gehören auch eine eingehende Benutzerschulung im Umgang mit dem System. Bei optimaler Auslegung von Kanalnetz, Ventilatoren, Motoren und Regelung könnte der Stromverbrauch um mehr als 50% gesenkt werden. Die Darstellung verdeutlicht, dass sich durch den Einsatz einer Wohnungslüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung keine CO2-Einsparungen erreichen lassen! Hier macht sich vor allem der Stromverbrauch der Ventilatoren emissionssteigernd bemerkbar. Die Elektro-Komplett-Lösungen laufen allen Anstrengungen zur CO2-Einsparung entgegen. Es zeigt sich somit durch die unzureichende Berücksichtigung des ansteigenden Bedarfs an elektrischer Energie als Hilfsenergie für Wärmerückgewinnungskonzepte zu gesamtenergetisch fragwürdigen Substitutionsprozessen es somit kommen kann [177]. Die Stromverbräuche von Ventilatoren bei Lüftungsanlagen in Demonstrationsbauten [145] waren sehr hoch; sie lagen teilweise über 5 kWh/Tag. Durch die Lüftungsanlagen erhöhte sich der Haushaltsstromverbrauch bis zu 50%! Will man unbedingt eine Lüftungsanlage einsetzen, so bieten sich von den am Markt angebotenen Systemen hauptsächlich die Lüftungsanlagen ohne Wärmerückgewinnungsanlage an, d.h. feuchteabhängig geregelte Abluftsysteme. Diese sind technisch einfach und daher auch kostengünstig zu installieren. Der heutige Standard von Lüftungsanlagen ermöglicht in den meisten Fällen noch keinen wirtschaftlichen Betrieb komplexer Wohnungslüf-

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tungssysteme mit Wärmerückgewinnung und/oder mit Wärmepumpen auf Niedrigenergiehausniveau [35 - 75 kWh/(m²a)]. Standard ist der Einsatz einfacher Abluftsysteme mit Abluftventilatoren in den Nassräumen bzw. in der Küche, wobei definierte Zuluftmengen über die Wohn- bzw. Schlafräume, möglichst bedarfsabhängig zugeführt werden müssen. Die technischen Regeln (DIN 18 017-3 und DIN 1946) präjudizieren diese Systeme gegenüber Luftheizsystemen mit Wärmerückgewinnung. Übereinstimmende Haltung aller beteiligten Fachleute ist die Bereitstellung eines Mindestluftwechsels in der Größenordnung von 0,3 bis 0,5 pro Stunde durch Lüftungsanlagen, Das Lüftungsverhalten des Verbrauchers wird in Zukunft den Heizenergieverbrauch in neuen Wohnhäusern in viel stärkerem Maße beeinflussen als bisher. Allerdings: Wie schon bei der letzten Novellierung, sperrt sich der Gesetzgeber weiterhin gegen eine generelle Lüftungsvorschrift in Wohngebäuden. Der Bauherr kann die Wärmedämmung vermindern, muss aber in diesem Fall die höheren Transmissionswärmeverluste durch eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung ausgleichen. Untersuchungen ergaben, dass im Bereich der kontrollierten Wohnungslüftung noch ein erheblicher Entwicklungsbedarf, aber auch ein Defizit an Verbraucheraufklärung besteht. Im Vergleich zu anderen regenerativen und energiesparenden Maßnahmen ist die Rechtslage für mechanische Wohnungslüftungsanlagen positiv. Nach dem BGB § 634 (1), § 635, VOB, B § 13 Nr. 5, 6, 7, § 4 Nr. 7 folgt: Der Einbau einer Wohnungslüftungsanlage zur Vermeidung von Feuchteschäden entspricht den anerkannten Regeln der Technik. Wer dennoch aus Kostengründen den Einbau einer solchen Anlage ablehnt und damit Gebäudeschäden riskiert, muss mit Ansprüchen auf Erfüllung und Nachbesserung rechnen. In einem solchen Fall haften Planer und Unternehmer. Sie tragen die Kosten für den nachträglichen Anlageneinbau [446]. Tritt innerhalb eines Zeitraumes ein Schadensfall auf, z.B. durch Feuchte geradezu paradiesische Lebensbedingungen für Schimmelpilzschäden – was aufgrund der vorgeschriebenen Gebäudedichtigkeit nach DIN 4108-7 sehr wahrscheinlich ist –, kann der Bewohner dafür nicht haftbar gemacht werden. Meist ist sogar ein schriftlicher Hinweis des Bauunternehmers gegenüber dem Bauherren völlig unzureichend und wird daher im Rechtsstreit nicht als Schuldentlastung anerkennt. Der Sachverständigenrat für Umweltfragen macht in einem Gutachten auf die hermetisch abgedichteten Gebäude aufmerksam und plädiert für eine angemessene Berücksichtigung von Lüftungsfragen in Niedrigenergie- und Passivhäusern. Im übrigen müssen die Bewohner einer Aufforderung, zu Lüftungszwecken die Fenster schräg zu stellen, nicht nachkommen. Eine Hausratsversi-

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cherung kann hieraus zudem ein erhöhtes Einbruchsrisiko ableiten und im Schadensfall eine Schadenregulierung verweigern [446]. Die Praxis der gesetzlich festgeschriebenen Niedrigenergiebauweise zeigt, dass ohne Lüftungstechnik die Raumhygiene nicht gewährleistet werden kann. Neubauten, bei denen auf den Einbau einer Lüftungsanlage verzichtet wurde, sind bereits heute von Schimmelpilz befallen. Das Argument der Bewohner habe nicht hinreichend gelüftet, zieht nicht mehr. Soll in einem nach Vorschriften der EnEV gebauten Haus ein hinreichender Luftwechsel stattfinden, müssten die Bewohner jede Stunde 5 Minuten stoßlüften. Ein solcher Anspruch an die Bewohner kommt nach Ansicht der Rechtssprechung einer Aufforderung gleich, die Tapeten alle paar Stunden anzudrücken, weil der Tapetenkleister nicht allzu kräftig klebt. Planer und Bauunternehmer müssen im Zweifelsfall für einen Baumangel gerade stehen, es sei denn, sie hätten den Auftraggeber gewarnt. Erfahrungen zeigen, dass Nutzer fast „automatisch“ ihre Lüftungsgewohnheiten umstellen und es der energiesparenden Technik überlassen, für den Luftaustausch in der Wohnung zu sorgen, obwohl die Fenster nach wie vor zu öffnen sind. „Fensterlüftung ist kein Ersatz für die kontrollierte Wohnungslüftung, hat Deutschland keine Lüftungskultur? Wie in manchen europäischen Ländern“, so auf einer Fachtagung Baudirektor SchettlerKöhler vom Bundesbauministerium.

8.9 Solaranlagen Man unterscheidet zwei Systeme einer Solaranlage: − Photovoltaik, − Solarkollektoren. Im Folgenden werden die Anlagen mit Solarkollektoren zur Wärmegewinnung der Brauchwasser- oder Heizungsunterstützung behandelt. Photovoltaikanlagen dienen der Erzeugung elektrischer Energie. Solaranlagen werden optimal in konventionelle Systeme eingebunden. Sie bestehen aus Kollektorfeld, bivalentem Wassererwärmer, SolarRegelung, Pumpen, Rohrleitungen. Im Wesentlichen hängt die Nutzung der Solaranlage von den Nutzergewohnheiten und von der Entwicklung der Energiepreise sowie den Fördermitteln ab. Etwa 2% der gewonnenen Solarenergie wird für die elektrische Leistung der drehzahlgeregelten Solar-Umwälzpumpe benötigt. Die Solarkollektoren bestehen aus hochselektiven Beschichtungen des Absorbers. Bei einer Kollektorfläche von ca. 4,5

8.9 Solaranlagen

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m² wird gegenüber einer Ölfeuerung der Ausstoß von 760 kg CO2 vermieden, bei einer Gasfeuerung ca. 600 kg CO2. Die auf der Erdoberfläche auf eine horizontale Empfangsfläche auftreffende Leistungsdichte der Globalstrahlung kann bei Sonnenhöchststand im Sommer über 1000 W/m² betragen. Ein Teil dieser Strahlung ist diffus, erzeugt durch Reflektion und Streuung in der Atmosphäre, ein Teil gelangt direkt zur Erdoberfläche. Durch Spiegelsysteme lässt sich die gesamte direkte Solarstrahlung konzentrieren; die Diffusstrahlung ist ungerichtet und kann nicht in ihrer Gesamtheit konzentriert werden. Als Jahressumme treffen in Deutschland etwa (950 bis 1200) kWh solare Strahlungsenergie je m² auf eine horizontale Fläche. Ganzjahres-Tagesmittel ca. (2,6 bis 3,2) kWh/(m²d). Jeweils etwa die Hälfte davon ist direkte bzw. diffuse Strahlung. Regionale Schwankungen etwa 10%. Die Sonnenscheindauer beträgt im Durchschnitt 1500 h/a, das entspricht einer Arbeit von etwa 1000 kWh/m² [226]. Jahres- und tageszeitlichen Schwankungen: An einem sonnigen Sommertag ca. 8 kWh/(m²d) Gesamtstrahlung einer zur Sonne optimal ausgerichteten Fläche, an einem trüben Wintertag nur 0,5 kWh/(m²d). Die Auslegung einer Solaranlage sollte nie anhand von Mittelwerten des solaren Angebotes erfolgen. Solarkollektoren nutzen über das Jahr zu je 50% der direkten und sogar bei bedecktem Himmel der diffusen Sonneneinstrahlung. An einem bewölkten Tag im Juni steht dem Kollektor bis zu 80% der nutzbaren Strahlung zur Verfügung, im Dezember sind es immerhin noch 25%. Der Unterschied der Globalstrahlung ist in Deutschland relativ gering. Es ist zu verhindern, dass Dachflächen verschattet werden, die zur Aufnahme von Sonnenkollektoren vorgesehen sind. Über eine mögliche Bebauung, die zu einer Verschattung führen kann, geben die Festsetzungen eines Bebauungsplanes Aufschluss (BauGB § 30 Abs. 1). Ist ein Bebauungsplan nicht vorhanden, ist die künftige bauliche Nutzung, in der Umgebung durch die vorhandene, prägende Umgebungsbebauung auszuloten, da neue Gebäude dem Einfügungserfordernis gerecht werden müssen. Die Solarenergienutzung ist Gegenstand der städtebaulichen Planung. So wird in der Regel die Gebäudeausrichtung neben städtebaulichen, landschaftsräumlichen und straßengestalterischen Gründen in Bebauungsplänen auch aus Gründen der Ausnutzung der Sonnenenergie ausdrücklich festgesetzt (BauBG § 9 Abs. 1 Nr. 2). Das Entleeren der Solaranlage in den Wintermonaten ist nicht erforderlich, da sie mit einem Frostschutzmittel gefüllt ist, im Sommer nimmt ein spezielles Ausdehnungsgefäß das verdampfende Anlagenvolumen auf. Flach- und Röhrenkollektoren nehmen bei vergleichbarer Absorbertechnik gleich viel Energie auf; jedoch sind Röhrenkollektoren (in neuerer Form

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

als CPC-Röhre-Compound Parabolic Concentrator) aufgrund des starken Vakuums besser gegen Wärmeverluste im Winter geschützt. Allerdings wurden die Flachkollektoren weiterentwickelt. Flachkollektoren haben ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis. Nutzungsdauer der Kollektoren mehr als 20 Jahre. In den Wirtschaftlichkeitsberechnungen wird die Haltbarkeit der Anlagen meist überschätzt. Standzeiten von mehr als 20 Jahren sind wie ein Hohn, Betreiber berichten von einem galoppierenden Zerfall der Vakuumkollektoren (test 7/95). Bei einem Langzeittest ist unter Berücksichtigung der Reparatur- und Ersatzkosten der Wirtschaftlichkeitsindex massiv nach unten zu korrigieren. Alles in allem sind Kollektoren ein Gewinn für die Umwelt und ein Verlust für das Bankkonto ihrer Besitzer. Grundsätzlich kann eine Solaranlage auch zur Gebäudeheizung eingesetzt werden, sinnvoll nur in Niedrigenergiehäusern. In Altbauten sind der Austausch alter Heizkessel und bessere Wärmedämmung lohnenswerter. Heizungsanlagensysteme sind heute mit niedrigen Vor-/Rücklauftemperaturen ausgelegt. Durch die hochwertige Wärmedämmung auch bei niedrigen Außentemperaturen ergeben Solarheizungen einen guten Wärmeertrag, sparen Heizkosten und reduzieren die Beanspruchung des Heizkessels. Bei der Montage der Kollektoren unterscheidet man − Aufdachfelder, hier bleibt die Dacheindeckung unterhalb des Kollektors erhalten. Die Kollektoren werden durch Metallhaken an den Dachsparren befestigt. − Innendachfelder, hier werden die Kollektoren an Stelle der Dachziegel montiert und mit einem Eindeckrahmen versehen. Die Dichtheit des Daches wird hier durch eine spezielle, sehr bewährte Rahmeneindeckung gegeben. Optimal ist die genaue Südausrichtung des Kollektors für die Nutzung der Sonneneinstrahlung, Bild 8.27. Eine west- oder ostorientierte Ausrichtung bedeutet, je nach Jahreszeit eine verminderte Ausnutzung der einfallenden Sonnenenergie. Zu beachten ist der Neigungswinkel, den die Kollektorenfläche mit der Horizontalen bildet. Die Dachneigung ist meistens vorgegeben: Ausnahme Flachdach. Die bestmögliche Nutzung der Sonneneinstrahlung wird erreicht, wenn die Strahlungsrichtung senkrecht (rechter Winkel) zur beschriebenen Kollektorenfläche steht, Neigungswinkel zwischen 40° und 60°, Bild 8.27.

8.9 Solaranlagen

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Bild 8.27. Platzierung des Flachkollektors, wenn die Nutzung der Sonneneinstrahlung optimal sein soll.

Flachdachkollektoren aus hochtransparentem Spezialglas müssen wetterfest sein und sind gegen außergewöhnliche Beanspruchungen mit einem Sicherheitsglas besonders gesichert (Hagel). Bei einer Blitzschutzanlage ist der Kollektor einzubeziehen. Der Potentialausgleich nach VDE 100 muss vorgenommen werden. Bei Indachfeldern ist der Kollektor gegen außergewöhnlich starke Schnee- und Windlasten gesichert. Der Bedienungs- und Wartungs-Aufwand für Solaranlagen ist gering, ggf. sind Eingriffe an der Reglerstation notwendig. Empfehlenswert ist eine jährliche Funktions- und Sicherheitsprüfung. Ein Regenwassersauberwaschen erfolgt bei Innendachkollektoren verstärkt. Kollektoranlagen sind nicht genehmigungspflichtig, nach den Landesbauordnungen wurde der restriktive Genehmigungsvorbehalt für Solaran-

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lagen gelockert. Die nachträgliche Installation einer Solaranlage bedarf einer Baugenehmigung. Für die Auslegung der Solaranlage sind die individuellen Warmwasserverbräuche je Person und Tag zu ermitteln. Wenn keine Angaben gemacht werden können, sollten die Werte nach Richtlinie VDI 2067 Blatt 4 übernommen werden. Das Speichervolumen ist dann um das 1,5- bis 2-fache des Warmwassertagesbedarfs von 45°C auszulegen. Im zweiten Schritt ist der gewünschte solare Deckungsbeitrag einer Anlage abzustimmen. Zu geringe Deckungsgrade (kleiner als 50%) führen lediglich zu einer solaren Vorwärmung des Brauchwassers, haben aber wegen der hohen Temperaturdifferenz zwischen der Soletemperatur und der Brauchwassertemperatur einen sehr guten spezifischen solaren Energieertrag. Hohe Deckungsgrade (größer als 70%) haben eine solare Volldeckung der Warmwasserversorgung von ca. April bis September zur Folge. Als betriebswirtschaftlich problematisch zeigt sich allerdings das erhöhte Investitionsvolumen für die Kollektoren. Bewährt hat sich in der Praxis ein solarer Deckungsgrad von 60% [227]. Eine ökonomisch dimensionierte Anlage deckt den Warmwasserbedarf im Sommer weitgehend komplett. Sonst heizt sie das Wasser vor, weil die vom Kollektor gelieferte Wärme, den Verlauf des Strahlungsangebots der Sonne folgt und in den Übergangszeiten und im Winter naturgemäß nicht so viel Energie zur Verfügung steht, wie im Sommer. Die Nachheizung schafft dann mit weniger Energieaufwand, dass das Wasser schließlich warm genug aus der Zapfleitung kommt. Üblicherweise übernimmt ein öl- oder gasgefeuerter Heizkessel die Nachheizung des Brauchwassers, indem er Wärme über einen zweiten Wärmetauscher in den oberen Bereich des Speichers, den Bereitschaftsteil, speist. Der Speicher der Solaranlage wird, wenn man Brauchwasser zapft, über einen Frischwasserzulauf direkt aus dem Trinkwassernetz nachgefüllt und steht daher unter Druck. Das warme Wasser wird aus dem oberen Teil des Speichers entnommen. Die Effizienz des ganzen Systems hängt nicht zuletzt vom Verhältnis der Kollektorfläche und Speichervolumen ab. Diese Größe beschreibt den jährlichen Energieertrag je m² Kollektorfläche. Die Anlagengröße orientiert sich am Energiebedarf für warmes Wasser. Wie viel davon durch Sonnenenergie gedeckt werden kann, wird solarer Deckungsanteil genannt. In dessen Berechnung werden die gesamten Wärmeverluste des Speichers vom solaren Energiegewinn abgezogen, obgleich auch die Nachheizung ihren Anteil an den Wärmeverlusten hat. Im Vergleich zu einer konventionellen Warmwasserversorgung kann deshalb eine um etwa 10% höhere

8.9 Solaranlagen

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Energieeinsparung erwartet werden, als der Deckungsanteil abgibt. Als Speicher werden üblicherweise bivalente Speicher eingesetzt. Ein hoher Deckungsanteil führt zu einer Verminderung des jährlichen Energieertrags je m² Kollektorfläche der Solaranlage. Je größer deren Deckungsanteil ist, desto höher ist ihre mittelbare Betriebstemperatur, wodurch die Verluste zunehmen. Die obere Grenze eines wirtschaftlich sinnvollen Deckungsanteiles erbringt die Sonne selbst: Es ist völlig nutzlos, mit einer hoch effizienten und übergroßen Kollektorfläche im Sommer einen Wärmeüberschuss zu produzieren, solange dieser nicht wirtschaftlich mit einem Langzeitwärmespeicher für den Heizbedarf im Winter gerettet werden kann. Zu empfehlen ist die Auslegung für einen Deckungsanteil von 50 bis 55% im Jahresmittel. Ob eine Solaranlage mit einem großen oder effizienten Kollektor, einer anspruchsvollen Regelung oder einem Edelstahlspeicher ausgestattet ist, schlägt sich nicht nur im Ertrag und der Haltbarkeit, sondern auch im Preis nieder. Solaranlagen benötigen zwischen 1,9 und 3,4 Jahre, um die Energiemenge zu liefern, die für ihre eigene Herstellung verbraucht wurde – dies bei einer zu erwartenden Standzeit von mehr als 20 Jahren. In bauordnungsrechtlicher Hinsicht werden Solaranlagen als Bauteil eines Gebäudes eingestuft. Damit sind die Anforderungen des länderspezifischen Bauordnungsrechtes zu beachten. Dies gilt besonders für den baulichen Wärmeschutz, den Korrosionsschutz und für die Baugestaltung. Solaranlagen geben besonders auf Dächern in historischen Orts- und Stadtteilen zu baugestalterischen Bedenken Anlass. Sie führen zu einer optischen Auflösung geschlossener Dachlandschaften. Von den Bauaufsichtsbehörden darf eine Solaranlage nur dann gerügt werden, wenn diese zu einer tatsächlichen Verunstaltung führt. Maßgebend ist dabei nicht das Empfinden des Stadtplaners, sondern das eines Durchschnittsbetrachters. Beurteilungskriterien für eine Verunstaltung sind der Schutzwert der Umgebung, die Art der Kollektoren, die Größe der Kollektorfläche und das Verhältnis der Kollektorfläche zur Dachfläche. Auf Gebäuden, die nach den denkmalschutzrechtlichen Vorschriften als Kulturdenkmale einzustufen sind und sowie im unmittelbaren Umgebungsbereich von Kulturdenkmalen von besonderer Bedeutung werden in der Regel Solaranlagen von den Bauaufsichts- und Denkmalschutzbehörden nicht zugelassen. Der vollständige Ausschluss von Solaranlagen kommt vor allem in historischen Orts- und Stadtteilen in Betracht, in denen Solaranlagen Fremdkörper darstellen. In Neubaugebieten ist dagegen der vollständige Anschluss von Solaranlagen nicht verhältnismäßig und damit nach der Rechtssprechung nicht zulässig. Eine Einschränkung der Zulässigkeit kann sich besonders

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

auf die Größe der Kollektorfläche beziehen. Dasselbe gilt für die Lage, in rückwärtigen Teilen von Dächern. Dabei ist allerdings die Effektivität einer Solaranlage zu berücksichtigen. Dies gilt besonders dann, wenn sie nur auf solchen Teilen von Dächern zulässig wäre, die einer Verschattung ausgesetzt oder nach Norden orientiert sind. Örtliche Bauvorschriften über Solaranlagen greifen aber nur für solche, die vom öffentlichen Verkehrsraum einsehbar sind. Nicht vom öffentlichen Verkehrsraum einsehbare Solaranlagen, etwa auf der rückwärtigen Dachseite, unterliegen örtlichen Bauvorschriften nicht und sind damit zulässig. Zugehörige Normen und Richtlinien: DIN V ENV 1991-2-3-4: Grundlagen der Tragwerksplanung und Einwirkungen auf Tragwerke. Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 2-3 Schneelasten, Teil 2-4 Windlasten. DIN EN ISO 9488: Sonnenenergie. Vokabular. DIN EN 12 975: Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile - Kollektoren. Teil 1: Allgemeine Anforderungen. Teil 2: Prüfverfahren. DIN EN V 12 977: Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile. Kundenspezifisch gefertigte Anlagen. Teil 1: Allgemeine Anforderungen. Teil 2: Prüfverfahren. Teil 3: Leistungsprüfung von Warmwasserspeichern für Solaranlagen. ISO 9459-3: Solare Wärmeerzeugung. Häusliche Systeme. Teil 3: Gebrauchstauglichkeit für Solaranlagen mit Nachheizung. ISO 9806-1: Prüfmethode für Solarkollektoren. Teil 1: Thermische Leistungsfähigkeit von abgedeckten Kollektoren mit flüssigem Wärmeträger einschl. Druckabfall. ISO/TR 10 217: Solarenergie, Wasserheizsysteme. Richtlinie für die Werkstoffauswahl mit Bezug auf innere Korrosion. Solaranlagen müssen den gleichen sicherheitstechnischen Anforderungen wie andere haustechnische Installationen entsprechen. Als bautechnische Bestimmung gilt DIN EN 12 828: Heizungssysteme in Gebäuden. Sie ersetzt die alten Regeln DIN 4751-1 bis 3 sowie DIN 4807-2. AGK-Merkblatt 1: Regeln zum Korrosionsschutz von Solaranlagen zur Wassererwärmung. Teil 1: Innenkorrosion bei geschlossenen Anlagen. AGK-Merkblatt W 1: Korrosionsuntersuchungen in Wärmeträgern für Solaranlagen. DKI 160: Die fachgerechte Installation von thermischen Solaranlagen. ZVSHK-Fachinformation: Thermische Solaranlagen. Berechnungsbeispiel: Für die Auslegung der Solaranlage sind in einem Kundengespräch die individuellen Warmwasserverbräuche je Person und Tag zu ermitteln.

8.9 Solaranlagen

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Wenn keine Angaben gemacht werden können, sollten die Werte nach der Richtlinie VDI 2067 Blatt 4 übernommen werden: Täglicher Bedarf l/Person Warmwassertemperatur

niedrig

mittel

hoch

45°C 60°C

15 - 30 15 - 20

30 - 60 20 - 40

60 - 120 40 - 80

Das Speichervolumen ist dann um das 1,5fache bis 2fache des Warmwassertagesbedarfs von 45°C auszulegen. Im nächsten Schritt ist der gewünschte solare Deckungsbetrag der Anlage abzustimmen [227]. Bewährt nach [227] hat sich in der Praxis ein solarer Deckungsgrad von 60%: Jährlich solarer Energiebetrag in kWh, bezogen auf eine WarmwasserNutztemperatur von 45°C: Solarer Deckungsgrad kWh

Warmwasserbedarf Liter/Tag

50%

60%

70%

150 200 250 375 500

1040 1390 1730 2600 3460

1250 1660 2080 3120 4160

1450 1940 2420 3640 4850

Wenn als dritte Kenngröße die mittlere Globalstrahlung (direkte und diffuse erdnahe Sonneneinstrahlung) des Anlagenstandortes feststeht, kann anhand von Herstellerunterlagen die notwendige Kollektorgröße bestimmt werden, Bilder 8.28 und 8.29.

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8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Bild 8.28. Isolinien des langjährigen Mittels der Globalstrahlung in kWh/(m²a). Auswahl aus Solarmessstationen [227].

Bild 8.29. Größenbestimmung von Kollektorflächen [227].

8.9 Solaranlagen

851

Für das Beispiel ergibt sich ein Speichervolumen von 300 Liter (4 Personen, 50 Liter mit 45°C je Person und Tag, Deckungsbetrag 1,5) und eine notwendige Kollektorfläche von 4 m² für die Klimazone II (Köln). Je nach Dach- bzw. Kollektorneigung gegenüber der Horizontalen und der Abweichung von der Südausrichtung (Azimut) ergibt sich für eine ermittelte Kollektorfläche ein Korrekturfaktor: Winkelabweichung von Süden

Kollektorneigungswinkel 0°

15°

30°

45°

60°

75°

90°

SÜD

0° 1,25 25° 1,25

1,05 1,05

1,00 1,00

1,00 1,00

1,15 1,15

1,40 1,45

2,05 2,10

SO/SW

45° 1,25 65° 1,25

1,10 1,15

1,10 1,15

1,10 1,25

1,25 1,45

1,60 1,80

2,25 2,65

OST/WEST 90° 1,25

1,30

1,40

1,55

1,80

2,45

3,30

Im Beispiel beträgt die Dachneigung 45° und die Südabweichung 45° in Richtung Südwest. Der Korrekturfaktor für die Kollektorfläche beträgt somit 1,1. Die Mindestkollektorfläche für 60% Deckungsrate errechnet sich dann aus 4 m² · 1,1 = 4,6 m², gewählt ≈ 5 m², Bild 8.29. Die Dimensionierung des Solarnetzes kann ebenfalls dem Diagramm Bild 8.30 entnommen werden. Bei einer objektbezogenen Rohrlänge z.B. von 40 m ist ein Rohrnetz von CU-Rohr 15 x 1 mm für eine Kollektorfläche von ≈ 5 m² (nach Herstellerangaben gerundet) vorzusehen.

Bild 8.30. Ermittlung der Rohrdimension eines Solarkreislaufes in Abhängigkeit der Kollektorgröße (und damit des Durchflusses) und der Rohrleitungslänge [227].

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

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Inklusive Mehrwertsteuer betragen die Gesamtkosten der thermischen Solaranlage ca. 7000 EURO nach Firmenangaben. Ermittlung des Wärmepreises für die solar eingebrachte Wärmemenge: IA + KW ⋅A Nr in Euro/kWh ES worin bedeuten: IA in Euro: Nr in Jahren: KW in Euro/(m²·a): ES in kWh/a: A in m²:

Anlageninvestition Rechnerische Nutzungsdauer Wartungskosten Genutzte Solarenergie Kollektorfläche

Somit: 7000 EURO + [10 Euro/(m² ⋅ a)]⋅ 5 m² 18 Jahre = 0,26 Euro/kWh 1700 kWh/a Unter Berücksichtigung von Zinsaufwendungen zur Kapitalaufnahme für die Anlageninvestition ist die Annuität des Kapitals zu berücksichtigen. Für eine Annuitätenlaufzeit von 18 Jahren und einem beispielhaft effektiven Kapitalzins von 7% ergibt sich ein Annuitätenfaktor von 0,09941 (Löfflersche Tabelle), Wärmepreis somit: IA ⋅ An + K W ⋅ A in Euro/kWh ES 7000 Euro ⋅ 0,09941a -1 + [10 Euro/(m² ⋅ a)]⋅ 5 m² = 0,44 Euro/kWh 1700 kWh/a Werden vom solaren Wärmepreis die äquivalenten Brennstoffkosten abgezogen, ergibt sich die tatsächliche Mehraufwendung für die genutzte Kilowattstunde Solarenergie. Gewählt: KB = 0,05 Euro/kWh Brennstoffpreis EN in kWh/a Nutzwärme für die Warmwasserversorgung DS in % solare Deckung

8.9 Solaranlagen

η in %

853

Anlagennutzungsgrad bezogen auf HOB und einen überwiegenden Sommerbetrieb einer konventionellen Gasfeuerstätte inklusiv elektrischer Hilfsenergie. Er schwankt sehr stark, 25 bis 85%.

Nutzwärme EN = m· c · ∆ϑ m in kg/a: Jährlicher Warmwasserbedarf c in kWh/(kg·K): Spezifische Wärmekapazität des Wassers ∆ϑ in K: Temperaturdifferenz Warmwasser/Kaltwasser EN = 40000 kg/a · 0,001163 kWh/(kg·K)· 37 K = 1720 kWh/a Äquivalente Brennstoffkosten E N ⋅ DS ⋅ K B in Euro/a η 1720 kWh/a ⋅ 0,6 ⋅ 0,05 Euro/kWh = 86 Euro/a 0,6 Die tatsächliche Mehraufwendung bei eigenfinanzierten Anlagen: IA − K Bä + K W ⋅ A Nr in Euro/kWh ES KBä in Euro/a äquivalente Brennstoffkosten 7000 Euro − 86 Euro/a + 10 Euro/(m²a) ⋅ 5 m² 18 Jahre = 0,21 Euro/kWh 1700 kWh/a Für fremdfinanzierte Anlagen errechnet sich der solare Kilowattstundenpreis: I A ⋅ A n − K Bä + K W ⋅ A in Euro/kWh ES 7000 Euro ⋅ 0,09941⋅ a -1 ⋅ 86 Euro/a + 10 Euro/(m² ⋅ a) ⋅ 5m² = 0,39 Euro/kWh 1700 kWh/a

854

8 Konsequenzen der EnEV auf Heizung, Lüftung, Trinkwasser

Die Berechnung zeigt, dass der effektive Energiepreis für eine thermische Standard-Brauchwassersolaranlage je nach Kapitalbezug zwischen 0,21 und 0,39 Euro/kWh beträgt. Im Haushalt beträgt der Wärmebedarf 1,2 bis 2,0 kWh/Person und Tag bzw. 400 bis 660 kWh/Person und Jahr. Für einen Drei- (Vier-) PersonenHaushalt ergibt sich daraus ein Warmwasserwärmebedarf von ca. 1200 (1500) bis 2000 (1500) kWh/a. Die neue Solartechnik überfordert viele Berater und Installateure. Der Solarmarkt expandiert gewaltig, viele kleine Firmen bieten jeden Monat neue Produkte. Da behalten nur wenige Fachleute den Überblick. Viele Fachleute kapitulieren und raten im Zweifel ganz ab. Der Vors. d. Europ. Sonnenenergie – Vereinigung EUROSOLAR schätzt, dass 9 von 10 SolarInteressenten wird ihr Plan vom Handwerksmeister wieder ausgeredet (DM 12/1995, S. 30). Unter den wenigen, die Sonnen-Projekte befürworten sind viele selbsternannte Experten. Für den Kunden wird die Wahl des Beraters ein Lotteriespiel. Immer mehr Hersteller bieten Vertragsfirmen Schulungen an. In Österreich gibt es über die Bundesarbeitskammer in Wien den neuen Fortbildungsberuf Solateur. Der Bund der Energieverbraucher in Deutschland gründete die ersten Solarschulen.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

9.1 Berechnungsverfahren Die Energieeinsparverordnung stellt für die Berechnung des JahresHeizwärmebedarfs von Gebäuden mit normalen Innentemperaturen (> 19°C) zwei Berechnungsverfahren zur Verfügung: − Monatsbilanzverfahren, vgl. Kap. 9.5 bis 9.15 − Vereinfachtes Verfahren, vgl. Kap. 9.18 Für die Berechnung nach dem vereinfachten Verfahren ist in der EnEV Anhang 1 Nr. 2.3 das Rechenverfahren angegeben. Zur Berechnung nach dem Monatsbilanzverfahren verweist die EnEV auf Normen: EnEV Anhang 1 Punkt 2.1.1 sowie Punkt 2.3. Die Berechnung der Energieeinsparnachweise wird im folgenden Abschnitt nach einem Vorschlag von Winfried Hennecke (TU Kaiserslautern) zusammenfassend für den Jahres-Heizwärmebedarf nach DIN V 4108-6 sowie für den Primärenergiebedarf nach DIN V 4701-10 erläutert und kommentiert. Alle Berechnungsschritte werden mit den Gleichungen dargestellt. Alle Hinweise in den Berechnungen beziehen sich auf die vorgenannten Normen und auf die EnEV. Die Maßangaben in den Gebäudeansichten und Grundrissen sind nicht normgerecht, erfolgten aber aus praktikablen Gründen zur schnellen Ermittlung der notwendigen Abmessungen. Erläuterungen zur Gebäudekonstruktion und zu Ausführung und Betrieb der thermischen Anlagen erfolgen bei den einzelnen Rechenschritten.

9.2 Baubeschreibung Bei dem Gebäude handelt es sich um ein freistehendes, voll unterkellertes Einfamilienhaus mit Satteldach. Im Südwesten schließt sich ein Erker an, der sich auch voll über das Kellergeschoss erstreckt. Der Erker schließt mit der Oberkante der Erdgeschossdecke ab und kann vom Dachgeschoss aus

856

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

als Balkon genutzt werden. Die Geschossdecken werden aus Stahlbeton gefertigt und sind 16 cm dick. Gegründet wird auf einer 20 cm dicken Bodenplatte aus Stahlbeton, die auch den Erker aufnimmt. Die Kelleraußenwände werden wie die Bodenplatte aus Stahlbeton gefertigt und mit einer Außendämmung versehen. Die restlichen Außenwände bestehen aus Porenbeton ohne zusätzliche Dämmung. Die Gebäudeinnentemperatur beträgt 19°C. Das Erdreich reicht bis zur Unterkante Kellerdecke. Die gesamte Berechnung erfolgt außenmaßbezogen. Für die Fenster gelten folgende Werte:

9.3 Grundrisse und Ansichten

Bild 9.01. Ansicht Nordwest.

UW = 1,5 W/(m²K) gsenkr = 0,6

9.3 Grundrisse und Ansichten

Bild 9.02. Ansicht Südost.

Bild 9.03. Ansicht Nordost.

857

858

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Bild 9.04. Ansicht Südwest.

9.4 Eingangsdaten 9.4.1

Wärmeübertragende Umfassungsfläche A

Laut EnEV ist die wärmeübertragende Umfassungsfläche A eines Gebäudes nach Anhang B der DIN EN ISO 13789 für den Fall Außenabmessungen zu berechnen. Hiermit soll im Wesentlichen ausgedrückt werden, dass für die Berechnung die äußeren Hüllflächen einer abgeschlossenen beheizten Zone zugrunde gelegt werden. Das bedeutet, dass der Wintergarten nicht zur beheizten Zone gehört und damit bei der Ermittlung der wärmeübertragenden Umfassungsfläche nicht berücksichtigt wird. Nach DIN V 4108-6 handelt es sich um ein Einzonenmodell, das mindestens die beheizten Räume einschließt: − Die Solltemperaturen der Wärmezonen weichen um nicht mehr als 4 K voneinander ab, und es kann angenommen werden, dass die Wärmegewinn- bzw. Wärmeverlustbeträge um weniger als 0,4 voneinander abweichen oder − Türen zwischen den Wärmezonen wahrscheinlich offen sind oder

9.4 Eingangsdaten

859

− eine Zone ist klein, und es kann angenommen werden, dass der gesamte Heizenergiebedarf des Gebäudes sich um nicht mehr als 5% ändert, wenn sie mit der angrenzenden größeren Zone zusammen veranschlagt wird.

Bild 9.05. Grundriss Erdgeschoss.

In Tabelle 9.01 wird die Hüllfläche des Einfamilienhauses berechnet. Dafür werden die Einzelflächen nach ihrer jeweiligen Himmelsrichtung ermittelt und summiert. Es wird teilweise mit höheren Werten als in den Rohbauzeichnungen gerechnet, weil Putz, Wärmedämmung und Fliesenbelag noch nicht berücksichtigt wurden.

860

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Bild 9.06. Grundriss Kellergeschoss.

9.4.2

Beheiztes Gebäudevolumen Ve

Das beheizte Gebäudevolumen ist das Volumen Ve, das von der nach 9.4.1 ermittelten wärmeübertragenden Umfassungsfläche A eingeschlossen wird. Auch hier bleibt der Wintergarten, da nicht beheizt, unberücksichtigt. Zur Volumenermittlung wird das Gebäude in drei Teile zerlegt: 1. Ein Quader, der von der UK Bodenplatte bis zur OK Kniestock reicht, von den Außenabmessungen eingeschlossen wird und den Erker nicht berücksichtigt 2. Ein Prisma, das den Rest des Dachgeschosses repräsentiert 3. Ein Prisma, das den Erker darstellt

9.4 Eingangsdaten

Bild 9.07. Grundriss Dachgeschoss.

861

862

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.01. Fortsetzung > S. 862 Ermittlung der wärmeübertragenden Umfassungsfläche A

9.4 Eingangsdaten

Fortsetzung Tabelle 9.01

Wärmeübertragende Umfassungsfläche: A = 508 m². Tabelle 9.02. Ermittlung des beheizten Gebäudevolumens Ve.

863

864

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Aus Tabelle 9.02 ergibt sich: Ve = 754,3 m³ 9.4.3

Gebäudenutzfläche AN

AN = 0,32 · Ve AN = 0,32 · 754,3 AN = 241,4 m² Nach DIN V 4108-6 Anhang D ist AN = AB für interne Wärmegewinne. 9.4.4

A/Ve-Verhältnis und Anforderungsniveau der EnEV

Das A/Ve-Verhältnis beträgt: A/Ve = 508 m² / 754,3 m³ A/Ve = 0,6734 m-1 Wirkliche Gebäudenutzfläche nach den Grundrissplänen: 205,9 m². Unterschied: 35,5 m². Aus EnEV Anhang 1 in Tabelle 1 ergeben sich folgende Höchstwerte für: − Den Jahres-Primärenergiebedarf Da es sich hier um ein Wohngebäude mit zentraler Warmwasserbereitung handelt, wird der Jahres-Primärenergiebedarf wie folgt bestimmt: QP’’ = 50,94 + 75,29 · A/Ve + 2600 / (100 + AN) QP’’ = 50,94 + 75,29 · 0,6734 + 2600 / (100 + 241,4) QP’’ = 109 kWh/(m²a) − Den spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust HT’ HT’ = 0,3 + 0,15 / (A/Ve) HT’ = 0,3 + 0,15 / 0,6734 HT’ = 0,523 W/(m²K)

9.4 Eingangsdaten

9.4.5

865

Nettoflächenermittlung

Für die nachfolgenden Kapitel sind die Nettoflächen des Gebäudes nötig: Tabelle 9.03. Tabelle 9.03. Fortsetzung > S. 865 Nettoflächen

866

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Fortsetzung Tabelle 9.03

9.4 Eingangsdaten

867

Fortsetzung Tabelle 9.03

9.4.6

Fensterflächenanteil

Bei einem Fensterflächenanteil von weniger als 30% darf bei Wohngebäuden das vereinfachte Verfahren zur Berechnung des JahresHeizwärmebedarfes sowie des spezifischen Transmissionswärmeverlustes angewendet werden. Berechnung der Fensterfläche nach Tabelle 9.04:

868

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.04. Aufstellung der Fensterflächen.

Der Fensterflächenanteil f wird nach EnEV Anhang 1 wie folgt berechnet: f = AW / (AW + AAW) mit: AW Fläche Fenster AAW Fläche Außenwände Für die Berechnung der Außenwandflächen AAW muss von der wärmeübertragenden Umfassungsfläche A aus Tabelle 9.01 die Fläche der Bodenplatte abgezogen werden: AAW = 508 - (87,94 + 4,25) = 415,8 m² f = 38,97 / (415,8 + 38,97) = 0,0857 entspr. 8,6% Damit ist laut EnEV Anhang 1 die Berechnung nach dem vereinfachten Verfahren statthaft. Im Rahmen dieses Beispiels soll der Nachweis auch nach dem Monatsbilanzverfahren vorgenommen werden.

9.4 Eingangsdaten

9.4.7

869

Aufbau raumabschließender Außenbauteile

9.4.7.1 Wände Außenwände einschalig aus Porenbeton, Wärmeleitfähigkeit λ = 0,10 W/(mK). Diese Eigenschaft wird allerdings mit geringerem Schallschutz und einer geringeren Wärmespeicherfähigkeit, als bei einem zweischaligen Aufbau aus Kalksandsteinen und einer Dämmschicht, erkauft. Um die geringe Wärmespeicherfähigkeit auszugleichen, werden die Innenwände aus Kalksandsteinmauerwerk erstellt. Diese Maßnahme trägt zu einer ausgeglicheneren Temperaturganglinie sowohl im Sommer als auch im Winter bei, denn die Heizung soll mit einer Nachtemperaturabsenkung betrieben werden. 9.4.7.2 Wintergarten Dach und Wände des Wintergartens in Aluminiumständerbauweise gefertigt. Zwischen den Aluminiumprofilen Scheiben mit Isolierverglasung (Zweischeibenverglasung). 9.4.7.3 Dach Die Sparren haben eine Höhe von 20 cm und eine Breite von 8 cm, lichter Abstand untereinander 80 cm. Sparrenzwischenraum mit Dämmung aus mineralischem Faserdämmstoff über die gesamte Sparrenhöhe. Weiterer Aufbau auf der Innenseite: Über einer wasserdampfdichten, schwerentflammbaren Windsperre werden auf einer Lattung Gipskartonplatten befestigt. Auf der Außenseite wird auf die Sparren eine Dampfbremse mit gleichzeitiger Unterspannbahnfunktion aufgebracht. Die Dachpfannen liegen auf einer Lattung, die auf die Sparren genagelt werden. Die Gaube besitzt den gleichen Schichtaufbau wie das Dach, mit der Ausnahme, dass statt der Dachpfannen Schiefer verwandt wird. Da der Aufbau oberhalb der Sparren mit der Außenluft in Verbindung steht, bleibt er bei der U-WertErmittlung unberücksichtigt. Insofern macht sich auch die unterschiedliche Schichtenfolge nicht bemerkbar. Ermittlung des U-Wertes nach DIN EN ISO 6946. Es handelt sich um einen Aufbau mit nebeneinanderliegenden Bereichen und hintereinanderliegenden Schichten . Bei der Berechnung werden zuerst die Werte für die hintereinanderliegenden Einzelteile berechnet. Danach wird das Gesamtbauteil, das sich aus den nebeneinanderliegenden Bereichen zusammensetzt, berechnet. Ein „gedachtes“ Teil von 1 m Höhe sowie einer Sparrenbreite (8 cm) und einem Sparrenabstand (80 cm) wird herausgeschnitten.

Die prozentualen Flächenanteile betragen:

870

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

− Für den Sparren 8/88 also 9,1% − Für das Gefach 80/88 also 90,9% Tabelle 9.05. Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Daches.

Mit den in der Tabelle 9.05 berechneten Werte der Einzelbauteile ergibt sich der Gesamtwert U des Daches sowie der Gaubenwände zu: UDach =

A Sparren A ges

· USparren+Gipsk. +

A Feld · UFeld+Gipsk. A ges

= 0,091 · 0,533 W/(m²K) + 0,91 · 0,167 W/(m²K) = 0,2 W/(m²K) Danach ist noch eine Kontrolle erforderlich, um Wärmebrücken auszuschließen: Hierbei dürfen sich die Wärmedurchlasswiderstände 1/Λ um nicht mehr als Faktor 5 unterscheiden. 5 · 0,167 W/(m²K) = 0,835 W/(m²K) ≥ 0,533 W/(m²K) Es liegt keine Wärmebrücke vor. 9.4.7.4 Erdreichberührte Bauteile Das Gebäude besitzt ein beheiztes Kellergeschoss. Einbindetiefe unter der Erdreichoberkante 2,84 m. Wanddicke im Bereich der Erdreichoberkante 0,31 m. Aufbau: Auf die 20 cm dicke Stahlbetonwand wird eine 10 cm dicke Wärmedämmung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,03 W/(mK) als Außendämmung aufgebracht. Der Innenputz ist 1 cm dick und besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/(mK). Die gesamte Kellerwanne ist gedämmt. Die Dämmung unter der Bodenplatte mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/(mK) ist 5 cm dick. Auf der Bodenplatte wird über einer 3 cm dicken Dämmung der Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/(mK) ein 5 cm dicker Estrich mit einer Wärmeleitfähigkeit λ = 1,4 W/(mK) verlegt.

9.5 Monatsbilanzverfahren. Transmissionswärmeverluste

871

9.5 Monatsbilanzverfahren. Transmissionswärmeverluste 9.5.1

Berechnungshinweise

Der spezifische Transmissionswärmeverlust HT ist laut EnEV „nach den in DIN 4108-6 Anhang D genannten Randbedingungen zu berechnen“. Ermittlung der Transmissionswärmeverluste: HT = Σ Ui · Ai + HU + LS + HWB + ∆HT,FH Mit:

Σ Ui · Ai Ui Ai HU

LS HWB ∆HT,FH

Thermischer Leitwert zwischen beheiztem Raum und Außen Wärmedurchgangskoeffizient des betrachteten Bauteils Fläche des betrachteten Bauteils Spezifischer Transmissionswärmeverlust zwischen beheiztem Raum und unbeheiztem Raum Thermischer Leitwert über das Erdreich Spezifischer Transmissionswärmeverlust infolge Wärmebrücken Zusätzlicher spezifischer Wärmeverlust für Bauteile mit Flächenheizung

Anhand der Randbedingungen in DIN V 4108-6 Anhang D muss die Formel folgendermaßen umgeschrieben werden: HT = Σ Fxi · Ui · Ai + HWB + ∆HT,FH Mit: Fxi

Temperaturkorrekturfaktor

Um die Wärmeverluste über Flächen, die nicht an die Außenluft grenzen, wie z.B. Flächen zu unbeheizten Räumen oder Flächen, die an das Erdreich grenzen, vereinfacht berechnen zu können, werden Temperaturkorrekturfaktoren Fxi aus DIN V 4108-6 Tabelle 3 angewandt. Sie werden für folgende Bauteile angegeben: − Außenwand − Dach − Keller (nicht beheizt oder teilweise beheizt)

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

872

− − − − −

Nicht ausgebautes Dachgeschoss Abseitenwand Unbeheizte Glasvorbauten Wände und Decken zu unbeheizten Räumen Erdreichberührte Bauteile.

Außer beim öffentlich-rechtlichen Nachweis darf die Berechnung erdreichberührter Bauteile unter Verwendung des Monatsbilanzverfahrens nicht mittels Temperaturkorrekturfaktoren Fxi erfolgen. Der Grund liegt in der relativ großen thermischen Trägheit, gekennzeichnet durch eine hohe spezifische Wärmekapazität, des Erdreichs. Für die Anwendung der DIN V 4108-6 Tabelle 3 sind einige Vorwerte notwendig, die nachfolgend ermittelt werden. 9.5.2

Eingangswerte

Mit B’ wird das charakteristische Bodenplattenmaß bezeichnet. Es wird benötigt, um das räumliche Verhalten des Wärmestroms im Erdreich zu berücksichtigen und um später die Temperaturkorrekturfaktoren für an das Erdreich grenzenden Bauteile zu bestimmen: B’ = AG / (P/2) Mit: AG Bodenplattenfläche = 9,01 · 9,76 m² + 3,5 · 1,5 m² - 2 ·1/2 · 1,0 · 1,0 m² = 92,19 m² P Umfang der Bodengrundfläche = 9,01 m + 2 · 9,76 m + 4,315 m + 2 · 1,42 m + 1,175 m + 1,5 m = 38,36 m B’ = 92,19 / (38,36 / 2) m = 4,807 m. Die Berechnung der Wärmedurchlasswiderstände des Kellerbodens Rf und der Kelleraußenwände Rw, welche ebenfalls für die Ermittlung der erdreichberührten Bauteile erforderlich sind, erfolgt tabellarisch. Hier sind die abweichenden Wärmeübergangswiderstände laut DIN V 4108-6 Anhang E zu beachten. Dabei steht Rsi für den inneren und Rse für den äußeren Wärmeübergangswiderstand: Rsi = 0,13 (m²·K)/W Rsi = 0,17 (m²·K)/W Rse = 0

für vertikale Bauteile für horizontale Bauteile

9.5 Monatsbilanzverfahren. Transmissionswärmeverluste

873

Tabelle 9.06. Wärmedurchlasswiderstand des Kellerbodens Rf

Tabelle 9.07. Wärmedurchlasswiderstand der Kelleraußenwände Rw

In der Tabelle 9.08 werden für alle Bauteile die wärmeschutztechnischen Daten zusammengetragen und berechnet. Die Zwischenwerte der Wärmedurchlasswiderstände werden nach DIN EN 6946 auf drei Dezimalstellen berechnet. Tabelle 9.08. Berechnung der Wärmedurchgangskoeffizienten Ui

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

874

9.5.3

Wärmebrücken

Beim detaillierten Berechnungsverfahren wird der Transmissionswärmeverlust über außenluftberührte Bauteile durch den thermischen Leitwert LD charakterisiert. Er berechnet sich nach: LD = Σ (Ui · Ai) + Σ (Ik · ψk) Mit: Ai

Ui lk ψk

Fläche des Bauteils i der Gebäudehülle (als Maß von Fenstern und Türen werden die lichten Rohbauöffnungen verwendet) Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils i der Gebäudehülle Länge der zweidimensionalen Wärmebrücke k längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient der Wärmebrücke k.

Der Summand Σ (Ik · ψk) spiegelt den Einflusses der Wärmebrücken wieder, der mit besser gedämmten Gebäuden immer größer wird. Der Anteil von Wärmebrücken am thermischen Leitwert kann also durchaus signifikant sein. Die Berücksichtigung des Wärmebrückeneinflusses im Hinblick auf den Transmissionswärmeverlust kann mit einem pauschalen spezifischen Wärmebrückenzuschlag ∆UWB erfolgen. Der Zuschlag auf den Transmissionswärmeverlust wird nach folgender Gleichung ermittelt, wobei A die wärmeübertragende Umfassungsfläche des Gebäudes aus Kapitel 9.4.1 darstellt: HWB = ∆UWB · A Der pauschale spezifische Wärmebrückenzuschlag HWB auf den spezifischen Transmissionswärmeverlust berücksichtigt bestimmte Wärmebrückentypen wie: − − − − −

Gebäudekanten Umlaufende Laibungen bei Fenstern und Türen Wand- und Deckeneinbindungen Deckenauflager Wärmetechnisch entkoppelte Balkonplatten

Vereinfachend kann ohne Nachweis ∆UWB = 0,1 W/(m²K) gesetzt werden. Der pauschale spezifische Wärmebrückenzuschlag ∆UWB kann halbiert

9.5 Monatsbilanzverfahren. Transmissionswärmeverluste

875

werden, wenn wärmetechnisch vergleichbare Konstruktionen nach DIN 4108 Beiblatt 2 ausgeführt sind. Der wärmetechnische Nachweis der Wärmebrücken im Monatsbilanzverfahren kann entweder mit pauschalen Zuschlägen zu den Transmissionswärmeverlusten oder durch genauere Berechnungsverfahren erfolgen. Die genaueren Verfahren gliedern sich in zwei Teilbereiche: − Numerisches Verfahren am konkreten Bauteil − Nachweis mittels Wärmebrückenkatalog. Die numerischen Verfahren sind in der DIN EN ISO 10211 näher erläutert, wobei der Teil 1 allgemeine und der Teil 2 linienförmige Wärmebrücken behandelt. Nach der EnEV sind Wärmebrücken bei der Ermittlung des JahresHeizwärmebedarfs auf eine der folgenden Arten einzubeziehen: − Berücksichtigung durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um ∆UWB = 0,10 W/(m²K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche − Bei Anwendung von Planungsbeispielen nach DIN 4108 Beiblatt 2: Berücksichtigung durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um ∆UWB = 0,05 W/(m²K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche − Durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108-6 in Verbindung mit weiteren anerkannten Regeln der Technik. Da ein genauer wärmetechnischer Nachweis der Wärmebrücken nur mit numerischen Methoden geführt werden kann, sollen die relevanten Details bei diesem Beispiel unter Anwendung der vorgenannten Planungsbeispiele aus DIN 4108 Beiblatt 2 ausgeführt werden. Damit ergibt sich ein Zuschlag zum Wärmedurchgangskoeffizienten von ∆UWB = 0,05 W/(m²K). Der spezifische Transmissionswärmeverlust HWB infolge Wärmebrücken errechnet sich nach: HWB = ∆UWB · A Mit: ∆UWB A

pauschaler spezifischer Wärmebrückenzuschlag wärmeübertragende Umfassungsfläche aus Kapitel 9.4.1

Damit ergibt sich: HWB = ∆UWB · A HWB = 0,05 · 508 W/K HWB = 25,43 W/K

876

9.5.4

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Temperaturkorrekturfaktoren

Mit den in Kapitel 9.5.2 ermittelten Werten: B’ = 4,807 m Rf = 2,417 (m²·K)/W Rw = 3,457 (m²·K)/W können die Temperaturkorrekturfaktoren aus DIN V 4108-6 Tabelle 3 entnommen werden. Zur Erinnerung: Der Wintergarten erhält eine Zweischeibenverglasung. Tabelle 9.09. Temperaturkorrekturfaktoren der Bauteile.

In DIN V 4108-6Tabelle 3 fehlt der Temperaturkorrekturfaktor für Fenster. Er wird hier mit 1,0 angenommen, da Fenster an die Außenluft grenzen. 9.5.5

Berechnung des Transmissionswärmeverlustes HT

Nachdem alle Eingangswerte ermittelt wurden, erfolgt die Berechnung des spezifischen Transmissionswärmeverlusts über Außenbauteile tabellarisch. Die Formel dafür lautet: HT = Σ Fx · Ui · Ai + HWB

9.5 Monatsbilanzverfahren. Transmissionswärmeverluste

877

In Tabelle 9.10 erfolgt nur die Berechnung des ersten Summanden, der Transmissionswärmeverlust durch Wärmebrücken wurde bereits unter Kapitel 9.5.2 berechnet. Er beträgt: HWB = 25,43 W/K Tabelle 9.10. Berechnung der Transmissionswärmeverluste.

Spezifischer Transmissionswärmeverlust: HT = Σ Fx · Ui · Ai + HWB HT = (142,82 + 25,43) W/K HT = 168,25 W/K

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

878

9.5.6

Berechnung des monatlichen Bruttowärmeverlustes durch Transmission

Der spezifische Wärmeverlust HT wird in DIN V 4108-6 wie folgt definiert: „Wärmestromkoeffizient einer beheizten Zone zur äußeren Umgebung. Auf die Differenz zwischen Innen- und Außenlufttemperatur bezogener Wärmeverlust eines Gebäudes infolge Transmission und Lüftung“. Im vorliegenden Fall ist nur die Transmission gemeint. Die Formel lautet: QTb,M = 0,024 · HT · (θi - θe,M) · tM mit:

QTb,M 0,024 HT θi θe,M tM

monatlicher Bruttowärmeverlust durch Transmission in kWh 24/1000 ist der Umrechnungsfaktor von Wd auf kWh spezifischer Transmissionswärmeverlust in W/K Die Innenlufttemperatur beträgt laut Anhang D der DIN V 4108-6 19°C Die durchschnittliche monatliche Außenlufttemperatur in °C. Sie ist DIN V 4108-6 Anhang D.4 für das „mittlere Klima in Deutschland“ zu entnehmen. Anzahl der Tage eines Monats

Mit θi und θe,M wird eine Temperaturdifferenz gebildet, welche die Einheit Kelvin trägt. Mit den bekannten Formelelementen vereinfacht sich die Gleichung zu: QTb,M = 0,024 · HT · (θi - θe,M) · tM QTb,M = 0,024 · 168,25 · (19 - θe,M) · tM Die Auswertung erfolgt in Tabelle 9.11

9.6 Monatsbilanzverfahren. Lüftungswärmeverluste

879

Tabelle 9.11. Monatlicher Bruttowärmeverlust durch Transmission.

9.6 Monatsbilanzverfahren. Lüftungswärmeverluste 9.6.1

Rechenvorschriften

In DIN V 4108-6 Anhang D wird zwischen: 1. Freier Lüftung

a) ohne Nachweis b) mit Nachweis der Luftdichtheit und 2. Maschineller Lüftung mit Nachweis der Luftdichtheit unterschieden. Da DIN V 4108-6 Anhang D für die drei oben genannten Fälle explizit den Luftwechsel nennt, kann von folgender Berechnungsformel für den spezifischen Lüftungswärmeverlust HV ausgegangen werden: HV = (V · n + Vue · nue) · ρa · ca

880

9.6.2

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Eingangsdaten

Das Gebäude wird mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung ausgestattet. Es wird eine Zu- und Abluftanlage installiert. 9.6.3

Berechnung des spezifischen Lüftungswärmeverlustes HV

Berechnungsformel: HV = (V · n + Vue · nue) · ρa · ca Mit: V n Vue nue ρa · ca Gebäudevolumen V:

beheiztes Luftvolumen Luftwechsel unbeheiztes Luftvolumen Luftwechsel zwischen unbeheiztem Gebäudevolumen und der Außenumgebung; nach DIN V 4108-6 Anhang D beträgt nue = 0,5 wirksame Wärmespeicherfähigkeit der Luft ρa · ca = 0,34 Wh/(m³·K) Nach DIN V 4108-6 Anhang D kann das beheizte Luftvolumen vereinfacht ermittelt werden: V = 0,76·Ve: Bei Gebäuden bis drei Vollgeschossen mit nicht mehr als zwei Wohnungen, Ein- und Zweifamilienhäusern bis 2 Vollgeschossen und 3 Wohneinheiten; V = 0,80·Ve in den übrigen Fällen Ve bezeichnet das beheizte Gebäudevolumen. Es wurde bereits unter 9.4.2 ermittelt

Für das hier betrachtete Gebäude gilt: V = 0,76 · Ve V = 0,76 · 754,3 m³ V = 573,3 m³ Luftwechsel n: Auch die Ermittlung dieses Wertes ist in DIN V 4108-6 Anhang D geregelt. Für Raumlufttechnische Anlagen mit Nachweis ihrer Luftdichtheit gilt: n = nA · (1-ηv) + nx

9.6 Monatsbilanzverfahren. Lüftungswärmeverluste

881

mit: nA

Anlagenluftwechsel nA = 0,4 h-1 nach DIN V 4701-10 zur Wahrung der Vergleichbarkeit des Gesamtsystems ηv Wirkungsgrad des Wärmerückgewinnungssystems ηv = 0,1 h-1, weil der energetische Gewinn erst nach DIN V 4701-10 berechnet wird nx zusätzlicher Luftwechsel infolge Undichtigkeiten und Fensteröffnen, nx = 0,2 h-1 n = 0,4 · 1 + 0,2 n = 0,6

Somit: HV = V · n · ρa · ca HV = 573,3 m³ · 0,6 h-1 · 0,34 Wh/(m³·K) HV = 116,95 W/K In diesem Wert sind keine Gewinne durch Wärmerückgewinnung enthalten, da deren Berücksichtigung bei der Ermittlung des Primärenergiebedarfs nach DIN V 4701-10 erfolgen soll. 9.6.4

Berechnung des Bruttowärmeverlustes durch Lüftung

Nach DIN V 4108-6 gilt: QVb,M = 0,024 · HV · (θi - θe,M) · tM mit: QVb,M monatlicher Bruttowärmeverlust durch Lüftung in kWh 0,024 24/1000 ist der Umrechnungsfaktor von Wd auf kWh HV spezifischer Lüftungswärmeverlust in W/K Die Innenlufttemperatur in °C beträgt nach der θi DIN V 4108-6 Anhang D 19°C θe,M Die durchschnittliche monatliche Außenlufttemperatur in °C. Sie ist der DIN V 4108-6 Anhang D.4 zu entnehmen tM Anzahl der Tage eines Monats Mit den bekannten Formelelementen vereinfacht sich die Gleichung

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

882

QVb,M = 0,024 · HV · (θi - θe,M) · tM QVb,M = 0,024 · 116,95 · (19 - θe,M) · tM Die Auswertung erfolgt in Tabelle 9.12. Tabelle 9.12. Monatliche Bruttowärmeverluste durch Lüftung.

9.7 Monatsbilanzverfahren: Bruttowärmeverluste durch Transmission und Lüftung QIb,M wird folgendermaßen berechnet: QIb,M = QTb,M + QVb,M mit:

QTb,M QVb,M

monatlicher Bruttowärmeverlust durch Transmission in kWh monatlicher Bruttowärmeverlust durch Lüftung in kWh

9.8 Monatsbilanzverfahren. Interner Wärmegewinn

883

Auswertung in Tabelle 9.13 Tabelle 9.13. Monatliche Bruttowärmeverluste.

9.8 Monatsbilanzverfahren. Interner Wärmegewinn 9.8.1

Allgemeines

Interne Wärmegewinne beinhalten im beheizten Raum interne Quellen durch − Wärmeabgabe der Bewohner − Wärmeabgabe von Geräten und Beleuchtungseinrichtungen − die Nettowärmegewinne durch die Brauchwasserverteilung und Abwassersysteme.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

884

9.8.2

Berechnung des mittleren internen Wärmegewinns

Die Berechnung erfolgt mit Formel 50 aus DIN V 4108-6 unter Berücksichtigung der Randbedingungen aus DIN V 4108-6 Anhang D: Φi = qi · AN mit:

Φi qi

AN

interner Wärmestrom in W mittlere interne Wärmeleistung qi = 5 W/m² bei Wohn- und allen sonstigen Gebäuden qi = 6 W/m² bei Büro- und Verwaltungsgebäuden Gebäudenutzfläche nach EnEV Anhang 1 AN = 0,32 · Ve

Für das hier betrachtete Gebäude ergibt sich nach EnEV Anhang 1 eine Nutzfläche von: AN = 0,32 · Ve AN = 0,32 · 754,3 m² AN = 241,4 m² Damit beträgt der interne Wärmestrom Φi: Φi = qi · AN AN = 5 W/m² · 241,4 m² AN = 1207 W 9.8.3

Berechnung des internen Bruttowärmegewinns

Die Formel für die Umrechnung auf den monatlichen internen Bruttowärmegewinn Qib,M in kWh lautet: Qib,M = 0,024 · Φi · t mit:

0,024 24/1000 ist der Faktor zur Umrechnung von Wd in kWh Φi interner Wärmestrom in W t Anzahl der Tage eines Monats

9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn

885

Tabelle 9.14. Monatlicher Bruttowert des internen Wärmegewinns Qib,M.

Der interne Wärmegewinn ist sehr hoch, insbesondere wenn man ihn mit dem Bruttowärmeverlust vergleicht. Das „Institut für Wohnen und Umwelt“ schlägt daher vor, statt der angegebenen 5 W/m² Gebäudenutzfläche nach EnEV nur 3 W/m² anzusetzen.

9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn 9.9.1

Solarer Wärmegewinn der Fenster

9.9.1.1 Allgemeines Solare Wärmegewinne tragen wesentlich zur Reduzierung des Heizwärmebedarfs bei. Dabei sind folgende Einflussfaktoren zu berücksichtigen:

− die mittlere solare Einstrahlung auf Bauteiloberflächen in Abhängigkeit von deren Orientierung und Neigung − der Gesamtenergiedurchlassgrad transparenter Bauteile − Abminderungsfaktoren für Sonnenschutzvorrichtungen

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

886

9.9.1.2 Eingangsdaten Es wird doppeltverglaste Wärmeschutzverglasung mit selektiver Beschichtung nach DIN V 4108-6 Tabelle 6 für die Fenster verwandt. Der Gesamtenergiedurchlassgrad der Fenster bei senkrechtem Strahlungseinfall beträgt gsenkr = 0,6. 9.9.1.3 Vereinfachte Berechnungsformel Die Berechnung erfolgt nach DIN V 4108-6 Abschnitt 6.4.1 sowie 6.4.2 mit den in Anhang D derselben Norm angegebenen Randbedingungen:

ΦS =

n

¦ I s , j ⋅ ¦ A s , ji j

mit:

i

ΦS Is,j

i j AS

solarer Wärmestrom in W Referenzwert der Sonnenstrahlungsintensität nach DIN V 4108-6 Anhang D Tabelle D.5, abhängig von Bauteil und Orientierung in W/m² Bauteil Orientierung effektive Kollektorfläche

AS berechnet sich folgendermaßen: AS = A · FS · FC · FF · g mit:

A FS

FC

FF

Bruttofläche der strahlungsaufnehmenden Oberfläche (z.B. Fensterfläche) Abminderungsfaktor für Verschattung. Nach DIN V 4108-6 Anhang D ist FS = 0,9 für übliche Anwendungsfälle. Falls mit baulichen Bedingungen Verschattung vorliegt, ist FS folgendermaßen zu ermitteln: FS = F0 · Ff · Fh Die Faktoren F0, Ff sowie Fh sind DIN V 4108-6 Tabellen 9 bis 11 zu entnehmen Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen. Nach DIN V 4108-6 Anhang D ist FC = 1,0 Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil, welcher dem Verhältnis der durchsichtigen Fläche zur Gesamtfläche der verglasten Einheit ent-

9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn

887

spricht. Sofern keine genaueren Werte bekannt sind, wird FF = 0,7 gesetzt Gesamtenergiedurchlassgrad

g

Berechnung des Gesamtenergiedurchlassgrades: g = FW · gsenkr mit:

FW

Abminderungsfaktor infolge nicht senkrechten Strahlungseinfalls. Nach DIN V 4108-6 Anhang D ist FW = 0,9 Der Gesamtenergiedurchlassgrad bei senkrechten Strahlungseinfall nach Tabelle 6 oder Anhang B (DIN V 4108-6). Hier wird gsenkr = 0,6 festgelegt.

gsenkr

Anmerkung:

Tabelle 6 enthält nur Richtwerte für den Gesamtenergiedurchlassgrad transparenter Bauteile. Es ist nicht verständlich, warum nicht explizit auf die Verwendung entsprechender Werte aus den bauaufsichtlichen Zulassungen hingewiesen wird. Da in DIN V 4108-6 Anhang D der Wert für FC auf 1,0 festgelegt ist, entfällt für einen Nachweis nach EnEV die Ermittlung von gsenkr nach Anhang B (DIN V 4108-6).

Berechnung von g: g = FW · gsenkr g = 0,9 · 0,6 g = 0,54 AS = A · FS · FC · FF · g AS = A · 0,9 · 1,0 · 0,7 · 0,54 AS = 0,3402 · A Die Berechnungsformel lautet somit: ΦS,M =

n

¦ I s , j ⋅ ¦ 0,3402 ⋅ A ji j

mit:

i

Aj i Bruttofläche der Fenster

888

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

9.9.1.4 Orientierung der Fenster In Bild 9.08 sind die Orientierungen der verschiedenen Bauteile dargestellt. Eine Unterscheidung muss getroffen werden, sobald die Gebäudeachsen um mehr als 22,5 Grad gegenüber den Haupthimmelsrichtungen gedreht sind. Sollte das Gebäude um genau 22,5 Grad gedreht sein, so ist der geringere Wert für die Strahlungsintensitäten anzunehmen. Es werden nicht nur Strahlungsintensitäten für die Himmelsrichtungen Nord, Süd, West und Ost angegeben, sondern auch für die Zwischenhimmelsrichtungen Nordwest, Nordost, Südost und Südwest. Die Strahlungsintensitäten werden außerdem noch für verschiedene horizontale Neigungen der Fenster angegeben. Bei Grenzfällen ist der kleinere Wert zu wählen. Hier ist das Gebäude um 30 Grad gedreht.

Bild 9.08. Zuordnung der Bauteile zu den Himmelsrichtungen

9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn

889

9.9.1.5 Strahlungsintensitäten und Fensterflächen Um Gebäude vergleichbar zu machen, arbeitet man mit Referenzklimadaten für einen „mittleren Standort Deutschland“. DIN V 4108-6 Anhang D verweist auf Tabelle D.5, in der die entsprechenden monatlichen Strahlungsintensitäten abhängig von der Himmelsrichtung und der Neigung des Bauteils aufgeführt sind. Zur weiteren Betrachtung wird die Tabelle verkürzt auf die tatsächlich vorhandenen Bauteile dargestellt. Tabelle 9.16 enthält keine Kellerfenster. Sie werden, auf der sicheren Seite liegend, vernachlässigt, weil DIN V 4108-6 keine brauchbaren Aussagen zu deren Behandlung macht. Eine generelle Nordorientierung scheidet aus, da auch für solche Fenster in der Norm bei eventuell vorhandenen Überhängen Abminderungsfaktoren angerechnet werden müssen. Tabelle 9.15. Strahlungsintensitäten für das „mittlere Klima Deutschland“.

In Tabelle 9.16 sind die Bruttofensterflächen mit ihren Orientierungen dargestellt.

890

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.16. Bruttofensterflächen.

9.9.1.6

Berechnung des solaren Bruttowärmegewinns der Fenster Die Berechnungsformel für den solaren Wärmestrom vereinfacht sich durch die Zusammenfassung aller Fenster einer Orientierung zu:

ΦS,M =

¦ (I s , j ⋅ 0,3402 ⋅ A j ) j

Die Auswertung erfolgt in Tabelle 9.17 9.9.2

Solarer Wärmegewinn des Wintergartens

9.9.2.1 Allgemeines Die folgende Berechnung trifft nur auf solche Glasvorbauten zu, die durch eine Trennwand vom beheizten Teil des Gebäudes abgeteilt sind. Der Wintergarten darf nicht beheizt sein, es darf keine dauernde Öffnung zum beheizten Raum bestehen, und er muss winddicht sein. Der Wintergarten erhält ein Zweischeibenverglasung mit gsenkr = 0,75. Als Verglasung der Fenster zwischen Wintergarten und beheizter Zone

9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn

891

wird, wie bei allen anderen Fenstern, Wärmeschutzverglasung mit selektiver Beschichtung verwandt. Grundlage der Berechnung ist DIN V 4108-6 Kapitel 6.4.4 unter Berücksichtigung der in DIN V 4108-6 Anhang D genannten Randbedingungen. Der solare Bruttowärmegewinn QSWgb,M setzt sich aus zwei Anteilen zusammen: Tabelle 9.17. Monatlicher solarer Wärmestrom.

Umrechnung auf den monatlichen solaren Wärmegewinn: QSWb,M = 0,024 · ΦS,M · t mit:

0,024 ΦS,M t

24/1000 ist der Faktor zur Umrechnung von Wd in kWh monatlicher solarer Wärmestrom in W Anzahl der Tage eines Monats

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

892

Tabelle 9.18. Solarer Wärmegewinn (Bruttowert) der Fenster.

QSWgb,M = QSd,M + QSi,M mit:

QSd,M QSi,M

direkte Wärmegewinne durch die Trennwand zwischen Wintergarten und beheizter Zone indirekter Wärmegewinn aus dem durch die Sonne beheizten Wintergarten.

9.9.2.2 Direkter Wärmegewinn Der direkte Wärmegewinn QSd,M in einem Zeitraum t ist die Summe der Wärmegewinne durch die transparenten Teile und die nicht transparenten Teile der Trennwand. Er ergibt sich zu:

QSd,M = 0,024·Ip·FS·Fce·FFe·ge·(FCw·FFw·gw·Aw+αsp·Ap·Up/Upe) t [kWh/Monat] mit: 0,024 Ip

24/1000 Faktor zur Umrechnung von Wd in kWh. mittlere solare Strahlungsintensität auf die Trennwand, abhängig von der Orientierung und dem Monat. Die Daten sind aus DIN V 4108-6 Anhang D zu entnehmen. Die Trennwand ist nach Südosten ausgerichtet.

9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn

FS

Fce FFe

ge

FCw FFw

gw

Aw αsp

Ap

893

Abminderungsfaktor für Verschattung; nach DIN V 41086 Anhang D ist FS = 0,9 für übliche Anwendungsfälle. Falls mit baulichen Bedingungen Verschattung vorliegt, ist FS folgendermaßen zu ermitteln: FS = F0 · Ff · Fh Die Faktoren F0, Ff sowie Fh sind aus DIN V 4108-6 Tabellen 9 bis 11 zu entnehmen Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen. Nach DIN V 4108-6 Anhang D ist Fc = 1,0 Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil, welcher dem Verhältnis der durchsichtigen Fläche zur Gesamtfläche der verglasten Einheit entspricht. Sofern keine genaueren Werte bekannt sind, wird FFe = 0,7 gesetzt wirksamer Gesamtenergiedurchlassgrad der Wintergartenverglasung. ge = Fw · gsenkr mit Fw = 0,9 (Abminderungsfaktor infolge nicht senkrechter Einstrahlung) sowie gsenkr = 0,75 folgt: ge = 0,9 · 0,75 = 0,675 Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen; nach DIN V 4108-6 Anhang D ist Fcw = 1,0 Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil, welcher dem Verhältnis der durchsichtigen Fläche zur Gesamtfläche der verglasten Einheit entspricht. Sofern keine genaueren Werte bekannt sind, wird FFw = 0,7 gesetzt wirksamer Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung zwischen Wintergarten und beheizter Zone. gw = Fw · gsenkr mit Fw = 0,9 (Abminderungsfaktor infolge nicht senkrechter Einstrahlung) sowie gsenkr = 0,6 folgt gw = 0,9 · 0,6 = 0,54 Fensterfläche zwischen Wintergarten und beheizter Zone. Im Beispiel ist Aw = 6,8 m² solarer Absorptionsgrad der nicht transparenten Trennfläche zwischen beheizter Zone und Wintergarten. Diese Werte sind DIN V 4108-6 Tabelle 8 zu entnehmen. Hier hat die Wand einen hellen Anstrich. Aus der Tabelle wird der Wert αsp = 0,4 abgelesen. Fläche der Wand zwischen beheizter Zone und Wintergarten. Der Überhangwinkel beträgt ca. 30 Grad. Aus DIN V

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

894

Up/Upe

t

4108-6 Tabelle 10 wird der ungünstigere Abminderungsfaktor F0 = 0,9 abgelesen. Ap = 0,9 · 1,24 · 3,01 m² = 3,36 m² Verhältnis der Wärmedurchgangskoeffizienten von opaker Wand zwischen beheizter Zone und Wintergarten (Up) sowie zwischen der absorbierenden Oberfläche der opaken Trennwand und dem Wintergarten (Upe). Es wird Up/Upe = 1,0 angenommen Anzahl der Tage eines Monats

Die Formel lautet damit: QSd,M = 0,024·Ip·0,9·1,0·0,7·0,675·(1,0·0,7·0,54·6,8+0,4·3,36·1,0)·t QSd,M = 0,024·1,665·Ip·t [kWh/Monat] Die Berechnung erfolgt in Tabelle 9.19. 9.9.2.3 Indirekter Wärmegewinn Der indirekte Wärmegewinn QSi,M im Zeitraum t wird durch Summierung der solaren Wärmegewinne jeder absorbierenden Fläche j im Wintergarten berechnet, wobei aber die direkten Wärmegewinne durch den opaken Teil der Trennwand abzuziehen sind. Er ergibt sich zu:

QSi,M = 0,024·(1-Fu)·FS·Fce·FFe·ge·[Σ(Isj·αsj·Aj)-Ip·αsp·Ap·Up/Upe) t [kWh/Monat] mit: 0,024 Fu

FS

Fce

24/1000 Faktor zur Umrechnung von Wd in kWh. Temperaturkorrekturfaktor für unbeheizte Nebenräume abhängig von der Wintergartenverglasung: Fu = 0,8 bei Einfachverglasung Fu = 0,7 bei Zweischeibenverglasung Fu = 0,5 bei Wärmeschutzverglasung Es wird Zweischeibenverglasung verwandt, somit Fu = 0,7 Abminderungsfaktor für Verschattung nach DIN V 4108-6 Anhang D ist FS = 0,9 für übliche Anwendungsfälle. Falls durch bauliche Bedingungen Verschattung vorliegt, ist FS folgendermaßen zu ermitteln: FS = F0 · Ff · Fh Die Faktoren F0, Ft sowie Fh sind aus DIN V 4108-6 Tabellen 9 bis 11 zu entnehmen Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen. Nach DIN V 4108-6 Anhang D ist Fc = 1,0

9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn

FFe

ge

Isj

αsj Aj Ip

αsp

Ap

Up/Upe

t

895

Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil, welcher dem Verhältnis der durchsichtigen Fläche zur Gesamtfläche der verglasten Einheit entspricht. Sofern keine genaueren Werte bekannt sind, wird FF = 0,7 gesetzt wirksamer Gesamtenergiedurchlassgrad der Wintergartenverglasung. ge = Fw · gsenkr mit Fw = 0,9 (Abminderungsfaktor infolge nicht senkrechter Einstrahlung) sowie gsenkr = 0,75 folgt: ge = 0,9 · 0,75 = 0,675 mittlere solare Strahlungsintensität auf die Fläche j abhängig von der Orientierung und dem Monat. Die Daten sind aus DIN V 4108-6 Anhang D zu entnehmen. Im Wintergarten befindet sich als einzige absorbierende Oberfläche die Bodenfläche. mittlerer solarer Absorptionsgrad der Strahlung aufnehmenden Oberflächen im Wintergarten. Sofern keine genaueren Daten bekannt sind, ist mit αsj = 0,8 zu rechnen absorbierende Oberfläche A = 3,00 · 3,01 m² = 9,03 m² mittlere solare Strahlungsintensität auf die Trennwand abhängig von der Orientierung und dem Monat. Die Daten sind aus DIN V 4108-6 Anhang D zu entnehmen. Die Trennwand ist nach Südosten ausgerichtet solarer Absorptionsgrad der nicht transparenten Trennfläche zwischen beheizter Zone und Wintergarten. Diese Werte sind DIN V 4108-6 Tabelle 8 zu entnehmen. Hier hat die Wand einen hellen Anstrich. Aus der Tabelle wird der Wert αsp = 0,4 abgelesen. Fläche der Wand zwischen beheizter Zone und Wintergarten. Der Überhangwinkel beträgt ca. 30 Grad. Aus DIN V 4108-6 Tabelle 10 wird der ungünstigere Abminderungsfaktor F0 = 0,9 abgelesen. Somit Ap = 0,9 · 1,24 · 3,01 m² = 3,36 m² Verhältnis der Wärmedurchgangskoeffizienten von opaker Wand zwischen beheizter Zone und Wintergarten (Up) sowie zwischen der absorbierenden Oberfläche der opaken Trennwand und dem Wintergarten (Upe). Es wird Up/Upe = 1,0 angenommen Anzahl der Tage eines Monats

896

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Als Zwischenergebnis erhält man: QSi,M = 0,024·(1-0,7)·0,9·1,0·0,7·0,675·(Is·0,8·9,03-Ip·0,4·1,87·1,0)·t QSi,M = 0,024·0,1276·(7,22·Is-1,34·Ip)·t [kWh/Monat]. 9.9.2.4

Berechnung des solaren Bruttowärmegewinns des Wintergartens Die zusammengefassten Formeln lauten:

QSWb,M = QSd,M + QSi,M QSd,M = 0,024 · 1,665 · Ip · t QSi,M = 0,024 · 0,1276 · (7,22 · Is - 1,34 · Ip) · t Die Berechnung erfolgt nach Tabelle 9.19. Tabelle 9.19. Bruttosolarwärmegewinn durch den Wintergarten.

9.10 Monatsbilanzverfahren. Bruttowärmegewinne

9.10

897

Monatsbilanzverfahren. Bruttowärmegewinne

Die Bruttowärmegewinne Qgb,M setzen sich aus den folgenden Komponenten zusammen: − interner Wärmegewinn − solarer Wärmegewinn der Fenster − solarer Wärmegewinn des Wintergartens Die Formel dazu lautet: Qgb,M = Qib,M + QSWb,M + QSWgb,M mit:

Qib,M

monatlicher Bruttowert des internen Wärmegewinns in kWh QSWb,M monatlicher Bruttowert des solaren Wärmegewinns der Fenster in kWh QSWgb,M monatlicher Bruttowert des solaren Wärmegewinns des Wintergartens in kWh Die Berechnung der Bruttowärmegewinne erfolgt in Tabelle 9.20. Tabelle 9.20. Gesamtbruttowärmegewinne Qgb,M.

898

9.11

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Monatsbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb

Bei intermittierender Beheizung ist der Wärmeverlust reduziert, weil die durchschnittliche Innentemperatur abgesenkt wird. Folgende Voraussetzungen müssen vorliegen, um das Verfahren anzuwenden: − Das Heizsystem muss relativ schnell auf sich ändernde Heizanforderungen reagieren können − Es muss nach DIN V 4701-10 in seiner Normheizlast ausgelegt sein In dem Verfahren wird der Einfluss der Heizunterbrechung relativ stark bewertet. Grundlage der Berechnung bildet DIN V 4108-6 Anhang C, wobei die Randbedingungen des Anhangs D derselben Norm zu beachten sind. Bei der Entscheidung, ob ein schweres oder leichtes Gebäude vorliegt, wird auf DIN V 4108-6 Abschnitt 6.5.2 zurückgegriffen, da im Anhang D (DIN V 4108-6) keine Angaben gemacht werden. Danach können als leichte Gebäude eingestuft werden: − Gebäude in Holztafelbauart ohne massive Innenbauteile − Gebäude mit abgehängten Decken und überwiegend leichten Trennwänden − Gebäude mit hohen Räumen (Turnhallen, Museen usw.) Als schwere Gebäude können betrachtet werden: − Gebäude mit massiven Innen- und Außenbauteilen ohne untergehängte Decken Hier liegt ein Gebäude schwerer Bauart vor: Cwirk,NA = 18 [Wh/(m³·K)]·Ve Cwirk,NA = 18 [Wh/(m³·K)]·754,3 m³ Cwirk,NA = 13577 Wh/K Hsb:

spezifischer Wärmeverlust während der Heizunterbrechungsphase Sofern kein anderer Luftwechsel zugrunde gelegt wird, kann mit Hsb = H = HT + HV gerechnet werden. Somit: Hsb = (168,25 + 116,95) W/K = 285,2 W/K

9.11 Montasbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb

9.11.1

899

Berechnung der Reduzierung des Wärmeverlusts

a) Hic = 4 AN / 0,13 (m²·K)/W Hic = 4 · 241,4 m² / 0,13 (m²·K)/W Hic = 7428 W/K b) Berechnung des spezifischen Wärmeverlusts Hw aller leichten Bauteile wie Türen und Fenster: Tabelle 9.21. Spezifische Wärmeverluste leichter Bauteile.

Hw = 62,57 W/K c) Direkter spezifischer Wärmeverlust Hd: Hd = Hw + HV mit:

Hw HV

spezifischer Wärmeverlust leichter Bauteile spezifischer Lüftungswärmeverlust

Hd = Hw + HV Hd = (62,57 + 116,95) W/K Hd = 179,52 W/K d) Spezifischer Wärmeverlust Hce Hce = [Hic · (Hsb - Hd)] / [Hic - (Hsb - Hd)] Hce = [7428 · (285,2 - 179,52)] / [7428 - (285,2 - 179,52)] W/K Hce = 104,4 W/K e) Wirksamer Anteil der Wärmespeicherfähigkeit ζ = Hic / (Hic + Hce) ζ = 7428 / (7428 + 107,2) ζ = 0,986

900

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

f) Verhältniswert ξ ξ = Hic / (Hic + Hd) ξ = 7428 / (7428 + 179,52) ξ = 0,976 g) Bauteil-Zeitkonstante τp τp = (ζ · Cwirk,NA) / (ξ · Hsb) τp = (0,986 · 13577) / (0,976 · 285,2) h τp = 48,09 h h) Bauteil-Zeitkonstante τT τT = (ζ · Cwirk,NA) / (Hce + Hic) τp = (0,986 · 13577) / (107,2 + 7428) h τp = 1,777 h Die folgenden Schritte sind für jeden Monat mit den durchschnittlichen Außentemperaturen aus DIN V 4108-6 Anhang D durchzuführen. i) Bauteiltemperatur θco zu Beginn der Temperaturreduzierung θco = θe + ζ · (θio - θe) normale Sollinnentemperatur mit: θio Die Ergebnisse sind in Tabelle 9.22 dargestellt. Tabelle 9.22. Bauteiltemperatur θco vor der Temperaturreduzierung.

9.11 Montasbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb

901

j) Bauteiltemperatur θcsb, wenn Sollinnentemperatur θisb erreicht ist θcsb = θe + ζ · (θisb - θe) Es fehlt eine Angabe zur Sollinnentemperatur: Annahme θisb = 15°C Tabelle 9.23. Bauteiltemperatur θcsb.

k) Normheizlast des Wärmeerzeugers Φpp = 1,5 · (HT + HV) · 31 K Φpp = [1,5 · (168,25 + 116,95) · 31 K] · W Φpp = 13262 W l) Maximal mögliche Innentemperatur θipp θipp = θe + (Φpp + Φg) / Hsb mit: Φg

Wärmegewinne aus internen und solaren Wärmeströmen Φg = Φi + ΦS,M Φg = 1207 W + ΦS,M

θipp wird tabellarisch ermittelt:

902

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.24. Maximal mögliche Innentemperatur θipp.

m) Maximal mögliche Bauteiltemperatur θcpp θcpp = θe + ζ (θipp - θe) Tabelle 9.25. Maximal mögliche Bauteiltemperatur θcpp.

9.11 Montasbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb

903

n) Minimale Innentemperatur θinh Die Heizanlage wird nach DIN V 4108-6 Anhang D abgeschaltet θinh = θe Tabelle 9.26. Minimal innenseitige Bauteiltemperatur θinh.

o) Minimale innenseitige Bauteiltemperatur θcnh θcnh = θe + ζ (θinh - θe) Folge: Die minimale Bauteiltemperatur θcnh = Außenlufttemperatur θe θcnh = θe

904

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.27. Minimale innenseitige Bauteiltemperatur θcnh.

p) tnh ist die Zeit, in der nicht geheizt wird tnh = tu Hier gilt: tnh = tu = 7 h (Wohngebäude) nach DIN V 4108-6 Anhang D q) Berechnung der Innentemperatur θi1 am Ende der Nichtheizphase θi1 = θinh + ξ (θco - θcnh) · exp [- (tnh / τp)] Mit: exp [- (tnh / τp)] = e[- (t

nh

/ τp)]

9.11 Montasbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb

905

Tabelle 9.28. Innentemperatur θi1 am Ende der Nichtheizphase.

r) Berechnung der Bauteiltemperatur θc1 = θc2 am Ende der Abschaltphase θc1 = θc2 = θcnh + (θi1 - θinh) / ξ Tabelle 9.29. Bauteiltemperatur θc1 = θc2 am Ende der Abschaltphase.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

906

s) Berechnung der Zeit tbh für die Aufheizphase tbh = max {0, τp · ln [(θcpp - θc2) / (θipp - θio)]} So wie die Formel in DIN V 4108-6 Teil C angegeben ist, erhält man für den Monat Januar eine Aufheizzeit von ca. 3 h. Das erscheint mit den gegebenen Randbedingungen: − − − − −

guter Dämmstandard schwere Bauweise durchschnittliche Außentemperatur -1,3°C durchschnittliche Innentemperatur 19°C Abschaltphase 7 h

schwer vereinbar. DIN EN 832 liefert hierfür eine andere Formel: tbh = max {0, τp · ln [ξ (θcpp - θc2) / (θipp - θio)]} Als Ergebnis erhält man hier tbh = 1,85 h. Dieser Wert erscheint wesentlich plausibler. Es wird mit der Formel aus DIN EN 832 weitergerechnet. Tabelle 9.30. Dauer der Aufheizphase tbh.

t) Berechnung der Bauteiltemperatur θc3 am Ende der Aufheizphase Ist tbh = 0, dann gilt: θc3 = θc2 hier Juni bis Oktober ansonsten gilt:

9.11 Montasbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb

907

θc3 = θcpp + (θio - θipp) / ξ Tabelle 9.31. Bauteiltemperatur θc3 am Ende der Aufheizphase.

u) Berechnung der Reduzierung ∆Qilj [Wh/d] des Wärmeverlusts, die sich infolge der intermittierenden Beheizung ergibt. Aufgrund des Abschaltbetriebes kann die Formel vereinfacht werden: ∆Qilj = Hsb · [(θoi - θinh) · tnh + (θio - θipp) · tbh] - Cwirk,NA · ζ · (θco - θc3)

908

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.32. Tägliche Reduzierung ∆Qilj [Wh/d] des Wärmeverlusts.

v) Endgültige Berechnung der Reduzierung des Wärmeverlusts ∆Qil,M [kWh/Monat] in einer mit der Wärmebilanz kompatiblen Einheit, die aber auch monatsabhängig ist. ∆Qil,M =

¦ (n j ⋅ ∆Q ilj ) j

mit: nj

Anzahl der Heizunterbrechungsphasen j nach DIN V 4108-6 Anhang D wird hier die Anzahl der Tage eines Monats eingesetzt

9.12 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmeverluste

909

Tabelle 9.33. Reduzierung des monatlichen ∆Qil,M.

9.11.2

Anmerkungen

Die Einsparung von Wärmeenergie hängt vor allem ab von: − der Bauweise: Schwer oder leicht − der Außenlufttemperatur − der Dauer der Heizunterbrechung Die Berechnung erfolgte nach DIN V 4108 Anhang D, da hier die Randbedingungen zur Heizunterbrechung genannt sind. Allerdings ist sie aufwendig. Die Anzahl der Berechnungsschritte fordert Rechenfehler geradezu heraus. Ungenauigkeiten, wie die Verwendung verschiedener Symbole (z.B. Cwirk,NA, Cwirk oder C) für ein und dieselbe Größe oder falsche Bezeichnungen (z.B. Heizenergie- statt Heizwärmebedarf oder abgesenkter statt Abschaltbetrieb) tragen ein übriges zur potentiellen Fehlerhaftigkeit einer Berechnung bei.

9.12

Monatsbilanzverfahren. Nettowärmeverluste

Zur Berechnung der Nettowärmeverluste werden die „Wärmegewinne“ durch Nachtabschaltung ∆Qil,M von den Bruttowärmeverlusten abgezogen.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

910

Da die Werte ∆Qil,M nicht getrennt für Transmission und Lüftung berechnet wurden, erfolgt deren Aufteilung nach den gleichen Anteilen, die die Bruttowerte des Transmissionswärmeverlusts und des Lüftungswärmeverlusts an den Bruttowärmeverlusten haben: QTn,M = - (QTb,M / Qlb,M) · ∆Qil,M + QTb,M QVn,M = - (QVb,M / Qlb,M) · ∆Qil,M + QVb,M mit:

QTn,M QTb,M Qlb,M ∆Qil,M QVn,M QVb,M

Nettowert der monatlichen Transmissionswärmeverluste in kWh monatlicher Bruttowärmeverlust durch Transmission in kWh monatlicher Bruttowärmeverlust durch Transmission und Lüftung in kWh Reduzierung des Wärmeverlusts durch Heizungsabschaltung Nettowert der monatlichen Lüftungswärmeverluste in kWh monatlicher Bruttowärmeverlust durch Lüftung in kWh

Berechnung der Nettowärmeverluste Qln,M durch Transmission und Lüftung: Qln,M = QTn,M + QVn,M

9.13 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmegewinne

911

Tabelle 9.34. Nettowärmeverluste Qln,M.

9.13

Monatsbilanzverfahren. Nettowärmegewinne

Die Berechnung erfolgt nach DIN V 4108-6 Abschnitt 6.5.1 - 3 mit den in Anhang D derselben Norm festgelegten Randbedingungen. Abweichend von DIN V 4108-6 werden die Wärmegewinne und der Ausnutzungsgrad zu einem Wert Qgn,M (Nettowärmegewinne) zusammengefasst. Der Minuend in DIN V 4108-6 Formel 20 lautet dann ebenfalls Qgn,M. Der Nettowert der monatlichen Wärmegewinne Qgn,M berücksichtigt gegenüber dem Bruttowert Qgb,M der monatlichen Wärmegewinne den monatlichen Ausnutzungsgrad ηM. Dieser hängt hauptsächlich vom Verhältnis der Wärmegewinne zu den Wärmeverlusten ab. Je größer dieses Verhältnis wird, desto kleiner wird ηM und desto weniger können die Wärmegewinne ausgenutzt werden. In diesem Beispiel gilt: Qgn,M = ηM · Qgb,M

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

912

9.13.1

Eingangswerte

9.13.1.1 Berechnung der Zeitkonstante τ = Cwirk,ηM / H

mit:

Cwirk,ηM wirksame Wärmespeicherfähigkeit Cwirk,ηM = [50 Wh/(m³·K)]·Ve Cwirk,ηM = [50 Wh/(m³·K)]·754,3 m³ Cwirk,ηM = 37715 Wh/K H spezifischer Wärmeverlust H = HT + HV H = 285,2 W/K

τ = Cwirk,ηM / H τ = (37715 / 285,2) h τ = 132 h 9.13.1.2 Berechnung des numerischen Parameters a = a0 + τ / τ0

mit:

a0 = 1 τ0 = 16 h τ = 132 h

a = a0 + τ / τ0 a = 1 + 132 / 16 a = 9,3 9.13.1.3 Berechnung des Wärmegewinn- / Wärmeverlustverhältnisses γ = Qgb,M / Qln,M

mit:

Qgb,M Qln,M

monatlicher Gesamtbruttowärmegewinn monatlicher Gesamtnettowärmeverlust

Die Auswertung erfolgt in Tabelle 9.35

9.13 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmegewinne

913

Tabelle 9.35. Wärmegewinn- / Wärmeverlustverhältnis γ.

9.13.1.4 Berechnung des Ausnutzungsgrades Der Ausnutzungsgrad ηM gibt den Anteil der monatlichen Bruttowärmegewinne an, der tatsächlich genutzt werden kann:

ηM = (1 - γa) / (1 - γa+1) ηM = (1 - γ9,3) / (1 - γ10,3) Die Auswertung erfolgt in Tabelle 9.36

914

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.36. Ausnutzungsgrad ηM.

9.13.2

Berechnung des Nettowärmegewinns

Mit den vorliegenden Werten des Ausnutzungsgrades ηM können sowohl die monatlichen Nettowerte der Gesamtwärmegewinne Qgn,M (Tabelle 9.37) als auch deren Einzelkomponenten Qin,M (monatliche Nettowerte der internen Wärmegewinne), QSWb,M (monatliche Nettowerte der solaren Wärmegewinne über die Fenster) und QSWgb,M (monatliche Nettowerte der solaren Wärmegewinne über den Wintergarten) in Tabelle 9.38 berechnet werden: Qgn,M = ηM · Qgb,M

9.13 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmegewinne

Tabelle 9.37. Gesamtnettowärmegewinne Qgn,M.

Tabelle 9.38. Einzelnettowärmegewinne (intern, Fenster und Wintergarten).

915

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

916

9.13.3

Anmerkungen

Der Ausnutzungsgrad ηM hängt hauptsächlich vom Verhältnis Wärmegewinne / Wärmeverluste γ, der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit Cwirk,η und dem spezifischen Wärmeverlust H ab mit der Zeitkonstanten τ = Cwirk,η / H. Dieses Verhältnis τ wird im Regelfall immer gleich bleiben, da beide Werte hauptsächlich von der Gebäudegröße abhängig sind. Das Verhältnis Wärmegewinne / Wärmeverluste hat erst dann einen signifikanten Einfluss, wenn es sich dem Wert 1 annähert. D.h. je höher die Wärmegewinne im Vergleich zu den Wärmeverlusten werden, desto weniger kann man diese nutzen. Das ist allerdings erst dann der Fall, wenn ein Passivhaus vorliegt. Für alle anderen „schlechteren“ Haustypen lohnt die Berechnung des Ausnutzungsgrades nicht. Am vorliegenden Beispiel erkennt man, dass es im Winter der Fall ist, wenn es darauf ankommt, die Wärmegewinne fast vollständig nutzbar zu machen. Die Minderung der nutzbaren Wärmegewinne liegt deutlich unter 5% und wirkt sich damit noch weniger aus als die Berechnung der Heizungsunterbrechung.

9.14

Monatsbilanzverfahren. Berechnung des JahresHeizwärmebedarfs

Im folgenden wird zuerst der monatliche Heizwärmebedarf Qh,M berechnet. Durch Summierung der Monatswerte erhält man den Jahres-Heizwärmebedarf Qh. Danach erfolgt die Ermittlung des flächenbezogenen Heizwärmebedarfs Q’’h. Es muss dabei allerdings kritisch angemerkt werden, dass er sich auf die Gebäudenutzfläche bezieht, wie sie in der EnEV definiert ist. Diese Fläche weicht von der gebräuchlichen Nutzfläche nach oben ab. Es wird also ein zu niedriger Heizwärmebedarf pro tatsächlicher Flächeneinheit berechnet. Wie schon im Kapitel 9.13 angemerkt, wird aus DIN V 4108-6 Formel 20 leicht modifiziert: aus ηM · Qg,M wird Qgn,M und aus Ql,M wird Qln,M Qgn,M stellt den Wert der Gesamtnettowärmegewinne dar. Der monatliche Heizwärmebedarf Qh,M wird dann folgendermaßen berechnet: Qh,M = Qln,M - Qgn,M mit:

Qln,M Qgn,M

monatliche Gesamtnettowärmeverluste in kWh monatliche Gesamtnettowärmegewinne in kWh

9.14 Monatsbilanzverfahren. Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarf

917

Tabelle 9.39. Jahres-Heizwärmebedarf nach dem Monatsbilanzverfahren.

Der Eingangswert für die weitere Berechnung ist der nutzflächenbezogene Wert des Jahres-Heizwärmebedarf Q’’h: Die Ermittlung erfolgt flächenbezogen, weil der einzuhaltende Höchstwert des Jahresprimärenergiebedarfs in der EnEV für Wohngebäude auch flächenbezogen angegeben ist. Q’’h = Σ Qh,M / AN Q’’h = 11521 kWh / 241,4 m² Q’’h = 47,73 kWh/m² Wird der Jahres-Heizwärmebedarf nach dem Monatsbilanzverfahren auf die wirkliche Gebäudenutzfläche bezogen, so beträgt der JahresHeizwärmebedarf Q’’h = 11521 kWh / 205,9 m² = 55,95 kWh/m²

918

9.15

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Monatsbilanzverfahren. Nachweis nach der EnEV

Mit der Begrenzung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlust HT’ soll ein Absinken des Wärmeschutzniveaus unter den Standard der WSVO’95 verhindert werden. Das ist durch die Kompensationsmöglichkeit zwischen baulichem Wärmeschutz und Anlagentechnik möglich. Der maximale Wert HT’zul, der bereits im Kapitel 9.4.4 berechnet wurde, beträgt für dieses Gebäude: HT’zul = 0,523 W/(m²K) Der vorhandene Wert HT’vorh berechnet sich mit den Werten von HT (spezifischer Transmissionswärmeverlust) aus Kapitel 9.5.4 sowie A (wärmeübertragende Umfassungsfläche) aus Kapitel 9.4.1: HT’vorh = HT / A = (168,25 / 508) W/(m²K) HT’vorh = 0,331 W/(m²K) Daraus folgt: 0,331 ≤ 0,523 HT’vorh ≤ HT’zul Der Nachweis ist damit erbracht.

9.16

Nachweis nach der EnEV am Beispiel des Einfamilienhauses – Berechnung des Primärenergiebedarfs

Die Berechnung des Primärenergiebedarfs stützt sich, anders als die Ermittlung des Jahres-Heizwärmebedarfs, auf nur eine Berechnungsvorschrift, nämlich auf die DIN V 4701-10. 9.16.1

Allgemeines

Die EnEV §3 legt fest, dass zu errichtende Gebäude mit normalen Innentemperaturen Höchstwerte für den Jahres-Primärenergiebedarf sowie den Transmissionswärmeverlust nicht überschreiten dürfen. Dabei wird der Jahresprimärenergiebedarf bei Wohngebäuden auf die Gebäudenutzfläche, bei anderen Gebäuden auf das beheizte Gebäudevolumen bezogen. Wohn-

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

919

gebäude sind laut DIN V 4701-10 solche Gebäude, die ganz oder deutlich überwiegend zum Wohnen benutzt werden. Grundlage der Berechnung bildet DIN V 4701-10. Soweit im Folgenden auf Abschnitte, Anhänge, Formeln und Seiten o.ä. Bezug genommen wird, und keine andere Quelle genannt ist, ist die obengenannte Norm gemeint. DIN V 4701-10 bietet drei Berechnungsverfahren für die Ermittlung des Primärenergiebedarfs QP an: − Diagrammverfahren nach DIN V 4701-10 Anhang C − Tabellenverfahren nach DIN V 4701-10 Anhang C − Detailliertes Verfahren nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5 In diesem Beispiel wird der Primärenergiebedarf größtenteils nach dem Tabellenverfahren ermittelt, weil die nötige Installationsplanung fehlt, um das Gebäude nach dem detaillierten Verfahren zu berechnen. Es wird bei allen drei Anlagenbereichen Trinkwasser, Lüftung, Heizung von einem Bereich und einen Strang ausgegangen. In DIN V 4701-10 Abschnitt 3 werden alle verwendeten Begriffe, sowie alle zu berechnenden Kennwerte definiert. 9.16.2

Berechnungsablauf

Es werden drei Anlagenbereiche unterschieden: 1.) Trinkwarmwasserbereitung 2.) Lüftung 3.) Heizung Die Berechnung muss immer in der angegebenen Reihenfolge stattfinden, da unter den ersten beiden Punkten Heizwärmegutschriften ermittelt werden, welche bei der Berechnung von Punkt 3) berücksichtigt werden. Für jeden der drei Bereiche werden Verluste aus − Übergabe − Verteilung − Speicherung − Erzeugung ermittelt, wobei die Verluste bei der Trinkwarmwasserbereitung aus der Übergabe und bei der Lüftung aus der Speicherung zu Null gesetzt werden. Die Nutzfläche AN beträgt:

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

920

AN = 241,4 m² Beim Tabellenverfahren werden viele Verlustwerte flächenbezogen ermittelt. Da die vereinfacht ermittelte Gebäudenutzfläche 241,4 m² beträgt wird vorab ein Interpolationsfaktor ermittelt. Sein Wert ist 0,414. 9.16.3

Eingangswerte

9.16.3.1 Berechnungen nach DIN V 4108-6 Zur Berechnung der Anlagen-Aufwandszahl eP muss vom Gebäude der Jahres-Heizwärmebedarf Qh oder der entsprechende flächenbezogene Wert qh und die Nutzfläche AN bekannt sein. Diese Werte wurden bereits berechnet: qh = 47,73 kWh/(m²a) AN = 241,4 m² 9.16.3.1.1 Heizgrenztemperatur Für die Berechnung der Dauer der Heizperiode tHP ist die nachfolgende Ermittlung der Heizgrenztemperatur θg nach DIN V 4108-6 Formel (27) erforderlich. θg = θi - η0 · Qgb,M / (H · tM · 0,024)

mit:

θi η0 γ

Qgb,M H tM

Innenlufttemperatur 19°C Ausnutzungsgrad bei γ = 1 Wärmegewinn-/Wärmeverlustverhältnis γ=1 somit η0 = a / (a + 1) mit a = 9,3 η0 = 9,3 / 10,3 η0 = 0,903 monatlicher Bruttowärmegewinn spezifischer Wärmeverlust, hier H = 285,2 W/K Anzahl der Tage eines Monats

Die Berechnung der Heizgrenztemperatur erfolgt in der nachfolgenden Tabelle 9.40:

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

921

Tabelle 9.40. Heizgrenztemperatur θg,M.

9.16.3.1.2 Dauer der Heizperiode Falls die Heizgrenztemperatur größer ist als die Außenlufttemperatur, zählen die Heiztage zur Heizperiode. Die genaue Bestimmung wird mittels linearer Interpolation zwischen den Monaten, in denen sich dieser Wechsel vollzieht, also im Frühjahr und im Herbst, vorgenommen. In diesem Beispiel findet besagter Wechsel zwischen April und Mai und zwischen September und Oktober statt, wie Bild 9.09 entnommen werden kann. Die jeweiligen Temperaturen werden zur Mitte eines Monats in einem Diagramm aufgetragen und verbunden. In der nachfolgenden Rechnung wird der Schnittpunkt der beiden Linien ermittelt. Vereinfacht gesagt umfasst die Heizperiode alle Tage, bei denen die Wärmegewinne die Wärmeverluste nicht übersteigen.

Die verwendeten Größen sind: θg,M θe,M

Heizgrenztemperatur aus Tabelle 9.40 Mittlere Außenlufttemperatur aus DIN V 4108-6 Anhang D.5

922

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Bild 9.09. Gegenüberstellung von Heizgrenztemperatur und mittlerer Außenlufttemperatur Tabelle 9.41. Tabelle zu Bild 9.09.

Nachfolgend wird der Kurvenschnittpunkt aus Bild 9.09 im Frühjahr bestimmt. Die Heiztage im Frühjahr, gerechnet ab Mitte April, betragen: 9,5 + [(12,9 - 9,5) / 30,5] · x = 10,4 - [( 10,4 - 10,3) / 30,5] · x x = 8,32 Tage

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

923

Ab Mitte April müssen 8,32 Tage zur Heizperiode gerechnet werden. Das bedeutet, dass ab Anfang April (15 + 8,32) = 23,32 Tage geheizt werden muss. Da dieser Wert kleiner als 23,5 Tage ist zählt der April 23 Heiztage. Die Tage, an denen im Herbst nicht geheizt wird, gerechnet ab Mitte September, betragen: 11,6 + [(13 - 11,6) / 30,5] · x = 14,4 - [(14,4 - 9,1) / 30,5] · x x = 12,74 Tage Ab Anfang September muss an (15 + 12,74) = 27,74 Tagen nicht geheizt werden. Da diese Zahl größer als 25,7 ist wird im September an 2 Tagen geheizt. Die Ermittlung der endgültigen Dauer der Heizperiode tHP erfolgt in der nachfolgenden Tabelle 9.42. Tabelle 9.42. Berechnung der Länge der Heizperiode.

Die Heizperiode tHP beträgt: tHP = 207 d/a 9.16.3.2 Primärenergiefaktoren Die Primärenergiefaktoren für die Endenergiebereitstellung enthalten alle Faktoren der Primärenergieerzeugung mit den Vorketten (einschließlich der Materialvorleistungen und Hilfsenergien) für die Förderung, Aufberei-

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

924

tung, Umwandlung, den Transport und die Verteilung der betrachteten Energieträger. In DIN V 4701-10 Tabelle C.4 sind alle benötigten Primärenergiefaktoren zusammengestellt. Für Nah- und Fernwärme stellt DIN V 4701-10 Kapitel 5.4, unter der Voraussetzung, dass die jeweiligen Eingangswerte bekannt sind, auch ein ausführliches Berechnungsverfahren bereit. In der EnEV wird eine Erleichterung für den Energieträger Strom getroffen. Bei Gebäuden, die zu 80% oder mehr durch elektrische Speicherheizsysteme beheizt werden darf: − für die Dauer von 5 Jahren ab dem Inkrafttreten der EnEV, abweichend von der DIN V 4701-10, der Primärenergiefaktor für den von der Heizung und der Lüftung bezogenen Strom von 3,0 auf 2,3 abgemindert werden. − falls in einem solchen Gebäude eine dezentrale elektrische Warmwasserbereitung vorgesehen wird, gilt auch hier der geringere Wert von 2,3. Elektrische Speicherheizsysteme, wie sie oben genannt werden, sind Heizsysteme mit unterbrechbarem Strombezug in Verbindung mit einer lufttechnischen Anlage bei einer Wärmerückgewinnung von mindestens 80%, die nur in den Zeiten außerhalb des unterbrochenen Betriebes durch eine Widerstandsheizung Wärme in einem geeigneten Speichermedium speichern. Für das Berechnungsbeispiel gilt: Der Primärenergiefaktor für Erdgas beträgt fP = 1,1; derjenige für elektrischen Strom in diesem Fall fP = 3,0 für alle Berechnungen, weil keine Heizung vorgesehen ist, die den oben genannten Kriterien entspricht. 9.16.3.3 Gradtagsfaktor Der Gradtagsfaktor FGt ist zur Berechnung der Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung nötig. Er berechnet sich mit DIN V 4701-10 Formel 4.2-27 wie folgt:

FGT = Σ (θi - θe,M) · tM mit:

θi θe,M tM

Die Innenlufttemperatur in °C beträgt nach DIN V 4108-6 Anhang D 19°C Die durchschnittliche monatliche Außenlufttemperatur in °C. Sie ist DIN V 4108-6 Anhang D.4 zu entnehmen Anzahl der Tage eines Monats

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

925

mit θi und θe,M wird eine Temperaturdifferenz gebildet, welche die Einheit Kelvin trägt. Die Ermittlung von FGT erfolgt in Tabelle 9.42. DIN V 4701-10 Formel 4.2-27 lässt noch eine weitere Berechnungsmöglichkeit zu. Im Rahmen von Tabelle 9.43 erfolgte eine Kontrolle, wobei auch die Teil- sowie die Gesamtbeträge der Wärmerückgewinnung ermittelt wurden. Das Ergebnis ist plausibel, denn bei einer Heizperiode von 185 d beträgt FGT = 2900 Kd. Tabelle 9.43. Ermittlung des Gradtagsfaktors FGT sowie der Wärmegewinne durch Wärmerückgewinnung der Lüftungsanlage.

Der Gradtagsfaktor beträgt: FGT = 3119 Kd = 74,86 kKh/a Die Wärmegewinne durch Wärmerückgewinnung betragen: QWR = 4669 kWh Dieser Wert geht nicht in die weitere Berechnung ein. Die Wärmegutschriften für die Heizung werden nach DIN V 4701-10 berechnet. Obiger Wert für die Wärmerückgewinnung stammt aus DIN V 4108-6.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

926

9.16.3.4 Anlagenluftwechsel Als Anlagenluftwechsel nA muss nach DIN V 4108-6 Anhang D immer folgender Wert eingesetzt werden:

nA = 0,4 Sollte ein anderer Luftwechsel gewünscht werden, so muss eine Korrektur der Heizwärmegutschrift nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5.2.4 erfolgen. 9.16.4

Trinkwarmwasserbereitung

Zur Berechnung des Trinkwarmwasserbedarfs sind die Vorgaben in der EnEV Anhang 1 Punkt 2.2 zu beachten. Dort wird der Bedarf mit 12,5 kWh/(m²a) nur für Wohngebäude beziffert. Ein entsprechender Hinweis in DIN V 4701-10 fehlt. Die Systembeschreibung für die nachfolgende Berechnung ist in der Tabelle 9.44 zusammengefasst. Tabelle 9.44. Systemkomponenten der Trinkwarmwasserbereitung.

9.16.4.1 Verteilungsverluste Da keine detaillierten Angaben über das Rohrnetz vorliegen, erfolgt die Ermittlung der flächenbezogenen Wärmeabgabe qTW,d sowie der Heizwärmegutschrift qh,TW,d nach DIN V 4701-10 Anhang C.1-2a. Es muss mit dem Faktor 0,414 interpoliert werden.

qTW,d = 0,414 · (7,7 - 8,7) + 8,7 qTW,d = 8,3 kWh/(m²a)

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

927

qh,TW,d = 0,414 · (3,5 - 3,9) + 3,9 qh,TW,d = 3,73 kWh/(m²a) Die Bestimmung der Hilfsenergie qTW,d,HE erfolgt nach DIN V 4701-10 Anhang C.1-2b. qTW,d,HE = 0,414 · (0,49 - 0,66) + 0,66 qTW,d,HE = 0,59 kWh/(m²a) 9.16.4.2 Speicherverluste Der Bereitschaftswärmeverlust qB,S des Trinkwasserspeichers ist nicht bekannt. Die Ermittlung des flächenbezogenen Speicherverlusts qTW,s erfolgt nach DIN V 4701-10 Tabelle C.1-3a. Die Wärmeverluste nehmen für alle möglichen aufgeführten Speicher mit steigender Größe der Nutzfläche ab. Beim betrachteten bivalenten Solarspeicher ist das allerdings nicht der Fall. Es wird daher davon ausgegangen, dass die Tabelle an dieser Stelle fehlerhaft ist. Um in der Berechnung fortfahren zu können, wird der Wert geschätzt. qTW,s = 1,9 kWh/(m²a)

Da die Dauer der Heizperiode bekannt ist, kann die Berechnung der Heizwärmegutschrift qh,TW,s nach DIN V 4701-10 Formel 5.1.3.1 erfolgen: qh,TW,s = (tHP / tTW) · (1 - fa) · qTW,s mit:

tHP tTW fa qTW,s

Dauer der Heizperiode hier 207 d/a Bereitstellungsdauer für Trinkwarmwasser tTW = 350 d/a (DIN V 4701-10 Tabelle 5.2) Wärmeverlustfaktor hier fa = 0,15 (DIN V 4701-10 Tabelle 5.2) flächenbezogener Bereitschafts-Wärmeverlust des Speichers s.o. hier: qTW,s = 1,9 kWh/(m²a)

qh,TW,s = (207 / 350) · (1 - 0,15) · 1,9 qh,TW,s = 0,9 kWh/(m²a) Hier zeigt sich, dass das Rechnen mit dem detaillierten Verfahren zu einem günstigeren Ergebnis führt als dies unter Anhang C (Tabellenverfahren) der Fall ist. Es wird keine Hilfsenergie benötigt, da die Pumpe für den Speicher in das Heizaggregat integriert ist. Die benötigte Hilfsenergie wird dort berücksichtigt. qTW,s,HE = 0

928

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

9.16.4.3 Erzeugungsverluste 9.16.4.3.1 Allgemeines Die Wärmeerzeugung erfolgt zentral mittels Solaranlage und Brennwertkessel. Für die Solaranlage liegen keine detaillierten Planungsunterlagen vor. Die Ermittlung des solaren Deckungsanteiles αTW,g,sol sowie des Deckungsanteils des Kessels αTW,g,K erfolgen nach DIN V 4701-10 Tabelle C.1-4a. Der Deckungsanteil mit 100 multipliziert gibt an, wie viel Prozent des Energiebedarfs mit dem jeweiligen Erzeuger bereitgestellt werden können. Leider wurde in dieser Tabelle eine etwas unglückliche Wortwahl getroffen. Die Bezeichnung „Speicher und Verteilleitungen“ lässt vermuten, dass es sich um die Verteilleitungen zu den Zapfstellen handelt. Deren Verluste wurden allerdings bereits im Unterpunkt Verteilung ermittelt. Eine bessere Wahl wäre die Bezeichnung „Speicher und dessen Verbindungsleitungen zu dem oder den Wärmeerzeugern“ gewesen. Speicher und Verbindungsleitungen liegen innerhalb der thermischen Hülle des Hauses. Die Trinkwasseranlage besitzt eine Zirkulation. 9.16.4.3.2 Kessel (Erzeuger 1) Der Deckungsanteil des Kessels beträgt laut DIN V 4701-10 Tabelle C1 -4a:

αTW,g,K = 0,5 Die nötigen Daten des Kessels und der Solaranlage fehlen. Die Ermittlung der Aufwandszahl des Kessels eTW,g,K sowie der Hilfsenergie qTW,g,HE erfolgt mit DIN V 4701-10 Tabelle C.1-4b. Die Aufwandszahl des Kessels eTW,g,K beträgt: eTW,g,K = 1,14 Benötigte Hilfsenergie qTW,g,HE: qTW,g,HE = 0,414 · (0,17 - 0,21) + 0,21 qTW,g,HE = 0,19 kWh/(m²a) 9.16.4.3.3 Solaranlage (Erzeuger 2) Der Deckungsanteil der Solaranlage beträgt:

αTW,g,sol = 0,5

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

929

Es kann außerdem die notwendige Kollektorfläche ermittelt werden, sie geht allerdings in die weitere Berechnung nicht ein: AC = [0,414 · (8,6 - 6,2) + 6,2] m² AC = 7,2 m² Die Ermittlung der Aufwandszahl der Solaranlage eTW,g,S sowie der Hilfsenergie qTW,g,HE erfolgt mit DIN V 4701-10 Tabelle C.1-4e. eTW,g,S = 0 Die benötigte Hilfsenergie qTW,g,HE beträgt: qTW,g,HE = 1,0 kWh/(m²a) 9.16.4.4 Primärenergiefaktoren In DIN V 4701-10 Anhang C.4 sind die benötigten Faktoren angegeben. Der Brennwertkessel wird mit Erdgas betrieben. Der zugehörige Primärenergiefaktor fP beträgt 1,1. Für Strom beträgt der Faktor fP = 3,0. 9.16.4.5 Berechnungsblatt Die zuvor ermittelten Werte werden in das Berechnungsblatt nach DIN V 4701-10 eingetragen, das in Tabelle 9.45 und 9.46 dargestellt ist. Tabelle 9.45. Trinkwarmwasser Wärme.

930

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.46. Trinkwarmwasser Hilfsenergie.

9.16.5 Lüftung

Nach EnEV Anhang 1 ist bei mechanischen Lüftungsanlagen die Anrechnung der Wärmerückgewinnung oder ein regelungstechnisch verminderter Luftwechsel nur zulässig, wenn − die Dichtheit des Gebäudes nach EnEV Anhang 4 Nr. 2 nachgewiesen wird, − in der Lüftungsanlage die Zuluft nicht unter Einsatz von elektrischer oder aus fossilen Brennstoffen gewonnener Energie gekühlt wird und − der mit Hilfe der Anlage erreichte Luftwechsel EnEV §5 Abs. 2 genügt Die bei der Anrechnung der Wärmerückgewinnung anzusetzenden Kennwerte der Lüftungsanlagen sind nach anerkannten Regeln der Technik zu bestimmen oder den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen zu entnehmen. Es muss sichergestellt sein, dass die aus der Abluft gewonnene Wärme vorrangig vor der vom Heizsystem bereitgestellten Wärme genutzt wird. Die Ermittlung der Kenngrößen nach DIN V 4701-10 Abschnitt 5 ist für Wohnungslüftungsanlagen und für Raumlufttechnische Anlagen, z.B. für Bürogebäude gültig, wobei die vereinfachte Kenngrößenermittlung nach DIN V 4701-10 Anhang C nur für Wohnungslüftungsanlagen gilt. Allerdings treten auch hier widersprüchliche Angaben auf, denn in DIN V

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

931

4701-10 heißt es, dass „Verluste aus der Verteilung für Gebäude bzw. Gebäudeteile die von einem Strang versorgt werden bis zu einer Größe von 500 m² nach dem vereinfachten Verfahren nach DIN V 4701-10 Anhang C berechnet werden dürfen.“ Die Erwärmung der Zuluft kann mittels Wärmerückgewinnung oder konventionell geschehen. Unter Wärmerückgewinnung wird nur der Wärmeaustausch zwischen der Abluft und der Zuluft durch einen rekuperativen oder regenerativen Wärmeübertrager verstanden. Wärmepumpen, die die Abluft hinter einem Wärmeübertrager als Wärmequelle zu Heizzwecken verwenden (z.B. zur Erwärmung der Zuluft) gelten als Wärmeerzeuger. Klimaanlagen werden nicht berücksichtigt. Bei reinen Abluftanlagen werden keine Verteilungsverluste berücksichtigt. Der Lüftungswärmeverlust eines Gebäudes, ermittelt nach dem Monatsbilanzverfahren aus DIN V 4108-6, soll nach DIN V 4108-6 Anhang D mit dem Norm-Anlagen-Luftwechsel nA = 0,4 h-1 berechnet werden. Wenn die Lüftungsanlage abweichend von diesem Norm-Luftwechsel mit einem anderen Anlagen-Luftwechsel betrieben werden soll, muss dies anhand DIN V 4701-10 Formel 5.2.4-1 oder DIN V 4701-10 Tabelle C.2.4 mittels eines Korrekturfaktors qh,n ausgeglichen werden. Dieser Korrekturwert ist nur bei maschineller Lüftung anzuwenden. Die Berechnungen finden unter der Annahme statt, dass die Lüftungsanlage nur während der Heizperiode läuft. Die Länge der Heizperiode tHP beträgt hier 207 Tage. Die Systembeschreibung für die nachfolgende Berechnung ist in Tabelle 9.47 zusammengefasst. Tabelle 9.47. Systemkomponenten der Lüftung.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

932

9.16.5.1 Übergabeverluste Aus DIN V 4701-10 Tabelle 5.2-1 wird für qL,ce abgelesen:

qL,ce = 0 kWh/(m²a) Der Hilfsenergieeinsatz qL,ce,HE beträgt: qL,ce,HE = 0 kWh/(m²a) 9.16.5.2 Verteilungsverluste Die Ermittlung erfolgt nach DIN V 4701-10 C.2-2. Der Wärmeverlust der Verteilung ql,d beträgt:

qL,d = 0 kWh/(m²a) Dieser Wert erscheint auf den ersten Blick verwunderlich, da die Wärmerückgewinnung mit einem Wirkungsgrad von 80% arbeitet. Die Randbedingungen aus DIN V 4701-10 Tabelle 5-2 und 5-3 ergeben allerdings keinen Temperaturunterschied zwischen einströmender Zuluft und der Umgebungstemperatur innerhalb der thermischen Hülle. Dies gilt auch für eine genaue Berechnung nach DIN V 4701-10 Kapitel 5. Der Ventilator ist fester Bestandteil des Wärmeerzeugers. Die benötigte Hilfsenergie wird dort berücksichtigt: qL,d,HE = 0 9.16.5.3 Erzeugungsverluste Der Begriff Jahresheizarbeit in DIN V 4701-10 Kapitel 5.2.3.1.1 ist nicht eindeutig. Besser wäre Lüftungswärmegewinn wie er kurz darauf im Text verwendet wird. Da alle benötigten Angaben zur Verfügung stehen, kann eine Berechnung des flächenbezogenen Lüftungswärmegewinns qL,g,WRG nach dem detaillierten Verfahren erfolgen:

qL,g,WRG = 0,34 · hR · FGt · η‘WRG · nA · fg mit:

hR FGt η‘WRG

Raumhöhe hR = 2,5 m (konstant) Gradtagszahl FGt = 74,86 kKh/a (siehe Kapitel 9.16.3.3) Wärmebereitstellungsgrad des Lüftungsgerätes η‘WRG = 0,8

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

nA fg

933

Anlagenluftwechsel nA = 0,4 (siehe Kapitel 9.16.3.4) Korrekturfaktor der Lüftungswärmegewinne nach DIN V 4701-10 Tabelle 5.2-3; fg = 0,91

qL,g,WRG = [0,34 · 2,5 · 74,86 · 0,8 · 0,4 · 0,91] kWh/(m²a) qL,g,WRG = 18,5 kWh/(m²a) Die Aufwandszahl für die Wärmerzeugung durch Wärmerückgewinnung eL,g,WRG beträgt Null, da die Energie zur Erwärmung der Zuluft aus der Abluft gewonnen wird. eL,g,WRG = 0 Es fehlen nähere Angaben zur Hilfsenergie. Die Ermittlung von qL,g,HE erfolgt nach DIN V 4701-10 Tabelle C.2-3b. qL,g,HE = 2,1 kWh/m² 9.16.5.4 Primärenergiefaktor fP Es kommt nur Strom zum Einsatz: fP = 3,0 9.16.5.5 Korrektur des Anlagenluftwechsels Eine Korrektur des Anlagenluftwechsels ist nicht notwendig, da sowohl nach DIN V 4108-6 als auch nach DIN V 4701-10 mit dem in DIN V 4108-6 Anhang D für den Nachweis nach EnEV vorgesehenen Normanlagenluftwechsel von nA = 0,4 h-1 gerechnet wurde (vgl. Punkt 9.16.3.4). 9.16.5.6 Berechnungsblatt Die zuvor ermittelten Werte werden in das Berechnungsblatt nach DIN V 4701-10 eingetragen, das in Tabelle 9.48 und 9.49 dargestellt ist.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

934

Tabelle 9.48. Lüftung Wärme.

Tabelle 9.49. Lüftung Hilfsenergie.

9.16.6

Heizung

Die Kalkulation der Heizung erfolgt als letztes, weil die Wärmemengen, die aus dem Trinkwassererwärmungssystem und der Lüftungsanlage einen Teil des Jahres-Heizwärmebedarfs decken, einfließen sollen.

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

935

Bei der Berechnung nach DIN V 4701-10 ist eine Berücksichtigung einer Heizunterbrechung nicht vorgesehen. Nach DIN V 4108-6 Anhang D ist für die Ermittlung des Jahres-Heizwärmebedarfs aber eine Heizunterbrechung anzusetzen. Gleichwohl wird in DIN V 4701-10 darauf verwiesen, dass bei der Ermittlung des Primärenergiebedarfs unter Zugrundelegung eines Jahres-Heizwärmebedarfs in dem eine Heizunterbrechung eingerechnet wurde, höhere Werte errechnet werden als ohne Heizunterbrechung. Damit liegt die Berechnung auf der sicheren Seite. Allerdings sollte von vornherein festgelegt werden, ob eine Heizunterbrechung angesetzt wird oder nicht, und diese dann auch in allen Berechnungsschritten, in denen die Berücksichtigung notwendig ist, einzubeziehen. Besondere Beachtung soll die Regelung zu den abweichenden Primärenergiefaktoren für Strom nach der EnEV Anhang 1 Nr. 2.1.2 finden, weil in DIN V 4701-10 Anhang C.4 ein entsprechender Hinweis fehlt. Es wird unter bestimmten Voraussetzungen eine Erleichterung für den Energieträger Strom gewährt. Die Systembeschreibung für die nachfolgende Berechnung ist in Tabelle 9.50 zusammengefasst. Tabelle 9.50. Systemkomponenten der Heizung.

9.16.6.1 Übergabeverluste Aus DIN V 4701-10 Tabelle C.3-1 wird für die Übergabeverluste qH,ce entnommen:

936

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

qH,ce = 1,1 kWh/(m²a) Der Hilfsenergieeinsatz qH,ce,HE beträgt: qH,ce,HE = 0 kWh/(m²a) 9.16.6.2 Verteilungsverluste Die Ermittlung des Wärmeverlustes der Verteilung qH,d erfolgt nach DIN V 4701-10 C.3-2b. qH,d = 1,6 kWh/(m²a)

Der Hilfsenergieeinsatz qH,d,HE beträgt: qH,d,HE = [0,414 · (0,78 - 1,06) + 1,06] kWh/(m²a) qH,d,HE = 0,94 kWh/(m²a) In der genauen Berechnung nach Kapitel 5 (DIN V 4701-10; detailliertes Verfahren) ist hier eine Erleichterung möglich. Der Hilfsenergieeinsatz kann dort zu 0 angenommen werden, wenn die Umwälzpumpe fester Bestandteil des Wärmeerzeugers ist. 9.16.6.3 Speicherverluste Zur Nutzung der Sonnenenergie wird der bivalente Solarspeicher für die Trinkwassererwärmung gleichzeitig als Pufferspeicher betrieben. Die Ermittlung des Wärmeverlustes des Pufferspeichers qH,s erfolgt nach DIN V 4701-10 C.3-3. qH,s = 0,8 kWh/(m²a)

Es wird keine zusätzliche Hilfsenergie benötigt, weil der Pufferspeicher im Verteilnetz in Reihenschaltung betrieben wird. qH,s,HE = 0 kWh/(m²a) 9.16.6.4 Erzeugungsverluste 9.16.6.4.1 Deckungsanteile Die Ermittlung der Deckungsanteile αH,g,i erfolgt nach DIN V 4701-10 C.3-4a. Solare Heizungsunterstützung: αH,g,sol = 0,1 Kessel:

αH,g,K = 0,9

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

937

9.16.6.4.2 Aufwandszahlen Aufgrund fehlender Angaben für die solare Heizungsunterstützung im Abschnitt DIN V 4701-10 C.3.4.2 wird zur Ermittlung der Anlagenaufwandszahl eH,g,sol auf den Abschnitt Trinkwassererwärmung zurückgegriffen. Solare Heizungsunterstützung:

eH,g,sol = 0 Kessel: Die Ermittlung der Aufwandszahl erfolgt nach DIN V 4701-10 C.3-4b. eH,g,K = 1,04 9.16.6.4.3 Hilfsenergie Solare Heizungsunterstützung:

qH,g,sol,HE = 0 kWh/(m²a) Die solare Heizungsunterstützung ist mit der Verteilung in Reihe geschaltet. Die für den Kessel zu ermittelte Hilfsenergie deckt den Anteil der solaren Heizungsunterstützung mit ab. Kessel: Die Ermittlung qH,g,K,HE erfolgt nach DIN V 4701-10 C.3-4b. qH,g,K,HE = 0,54 kWh/(m²a) 9.16.6.5 Primärenergiefaktoren In DIN V 4701-10 Anhang C.4 sind die benötigten Faktoren fP angegeben. Der Brennwertkessel wird mit Erdgas betrieben. Der zugehörige Primärenergiefaktor fP beträgt 1,1. Der Hilfsenergiebedarf wird mit Strom gedeckt, der Faktor fP beträgt dafür 3,0. 9.16.6.6 Berechnungsblatt Die zuvor ermittelten Werte werden in das Berechnungsblatt Tabelle 9.51 eingetragen.

938

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Tabelle 9.51. Heizung Wärme.

Tabelle 9.52. Heizung Hilfsenergie.

9.16 Nachweis nach der EnEV – Berechnung des Primärenergiebedarfs

9.16.7

939

Nachweis nach der EnEV

Die Ergebnisse werden in Tabelle 9.53 nach DIN V 4701-10 zusammenstellt. Tabelle 9.53. Anlagenbewertung.

Der einzuhaltende Maximalwert des Primärenergiebedarfs QP’’zul wurde bereits in Kapitel 9.4.4 berechnet. Er beträgt: QP’’zul = 109,31 kWh/(m²a) Der vorhandene Wert QP’’zul wird mit dem in Tabellen 9.53 ermittelten Primärenergiebedarf berechnet:

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

940

QP’’vorh = QP / AN = 13793 / 241,4 kWh/(m²a) QP’’vorh = 57,14 kWh/(m²a) Daraus folgt: QP’’vorh ≤ QP’’zul Der Nachweis ist damit erbracht.

9.17

Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse

In Tabelle 9.54 sind die Gebäudedaten für das berechnete Einfamilienhaus zusammengestellt. Tabelle 9.54. Gebäudedaten.

Das Gebäude weist einen relativ hohen Dämmstandard auf. Die Maximalwerte des Primärenergiebedarfs nach der EnEV sind für A/Ve-Werte zwischen 0,2 und 1,05 dynamisch festgelegt. Mit dem A/Ve-Verhältnis von 0,674 liegt das Haus im Mittelfeld der Anforderungsabstufung. Für diesen Gebäudetyp ist der Wert allerdings üblich.

9.17 Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse

9.17.1

941

Jahres-Heizwärmebedarf

In Tabelle 9.55 sind die Randbedingungen für die Berechnung des JahresHeizwärmebedarfs zusammengestellt. Es handelt sich dabei um Werte, die in DIN V 4108-6 Anhang D festgelegt sind. Tabelle 9.55. Randbedingungen der Jahresheizwärmebedarfsermittlung.

Die Ermittlung des Jahres-Heizwärmebedarfs erfolgt nach dem Monatsbilanzverfahren, d.h. alle Wärmeverluste und -gewinne werden monatlich ermittelt und weiterbearbeitet. Die Weiterverarbeitung umfasst die Berücksichtigung einer Heizunterbrechung und des Ausnutzungsgrades der Wärmegewinne. Am Ende der Berechnungen wird der JahresHeizwärmebedarf als Einzelwert durch Summieren der Monatswerte ausgerechnet. Die Berechnungsformel kann vereinfacht wie folgt angegeben werden:

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

942

Qh,M = QT,M + QV,M - (Qi,M + QS,M) mit:

Qh,M QT,M QV,M Qi,M QS,M

Heizwärmebedarf Transmissionswärmeverlust Lüftungswärmeverlust Interner Wärmegewinn Solarer Wärmegewinn

Bild 9.10 zeigt die Monatswerte der Wärmeverluste. Sie sind abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenluft des jeweiligen Monats (Bild 9.11) und deswegen im Januar am größten. Auch im Sommer entstehen Wärmeverluste. Diese werden jedoch von den zum selben Zeitpunkt entstehenden Wärmegewinnen kompensiert.

Bild 9.10. Monatswerte der Nettowärmeverluste.

Bild 9.11. Monatswerte der Temperaturdifferenzen zwischen Innenluft und Außenluft.

9.17 Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse

943

Der Verlauf der Wärmegewinne stellt ohne Berücksichtigung des Ausnutzungsgrades annähernd eine Glockenkurve mit dem Höhepunkt im Sommer dar (Bild 9.12). Dabei bleiben die internen Wärmegewinne annähernd gleich, leichte Unterschiede sind alleine auf die ungleiche Anzahl von Tagen in den verschiedenen Monaten zurückzuführen, zu denen die internen Wärmegewinne direkt proportional sind. Die solaren Wärmegewinne steigen durch die Zunahme der Sonnenscheindauer und -intensität zum Sommer hin an, sind also die eigentliche Ursache für den glockenartigen Verlauf.

Bild 9.12. Monatswerte der Bruttowärmegewinne.

Bild 9.13. Monatswerte des Ausnutzungsgrades.

944

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Bild 9.13 zeigt den Ausnutzungsgrad. Er gibt an, wie viel der auftretenden Wärmegewinne tatsächlich genutzt werden kann. Da er vom Verhältnis der Wärmegewinne zu den Wärmeverlusten abhängig ist, nimmt im Frühling der Ausnutzungsgrad rapide ab. Der Verlauf der Nettowärmegewinne in Bild 9.14 kann vereinfacht ausgedrückt als Überlagerung der beiden Bilder 9.14 und 9.15 gesehen werden.

Bild 9.14. Monatswerte der Nettowärmegewinne.

Die Darstellung von Wärmegewinnen und -verlusten in Bild 9.15 verdeutlicht die Annäherung und Deckung der Kurvenverläufe in Richtung Sommer.

Bild 9.15. Wärmeverluste und Wärmegewinne.

Den Heizwärmebedarf erhält man, indem man die monatlichen Wärmegewinne von den Wärmeverlusten abzieht (Bild 9.16).

9.17 Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse

945

Bild 9.16. Monatswerte des Heizwärmebedarfs.

Für die Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs werden die monatlichen Differenzbeträge summiert. Teilt man diesen Wert durch die vereinfacht ermittelte Gebäudenutzfläche AN, so erhält man den flächenbezogenen Jahres-Heizwärmebedarf. Qh = 11521 kWh/a Qh’’ = 47,73 kWh/(m²a) 9.17.2

Primärenergiebedarf

Grundlage der Berechnung bildet DIN V 4701-10. Die Auswertung wird anhand des Formblatts Anlagenbewertung, das in DIN V 4701-10 zu finden ist, vorgenommen. Die Werte des flächenbezogenen Wärme- und Hilfsenergiebedarfs, die Aufwandszahlen und Deckungsanteile der Wärmeerzeuger sowie die flächenbezogenen Wärmegewinne wurden aufgrund fehlender Installationsplanung und fehlender gerätespezifischer Kenngrößen mit dem Tabellenverfahren in DIN V 4701-10 Anhang C ermittelt. Soweit es möglich war, wurde das detaillierte Verfahren angewandt. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf das Formblatt Anlagenbewertung (DIN V 4701-10), das in Tabelle 9.55 wiedergegeben ist. Unter dem Punkt Eingaben sind Werte dargestellt, die nicht Gegenstand der Berechnung nach DIN V 4701-10 sind. Zentraler Eingangswert ist der nach DIN V 4108-6 ermittelte Jahres-Heizwärmebedarf: qH = 47,73 kWh/(m²a) Weiterhin werden die vereinfacht berechnete Gebäudenutzfläche AN und die Länge der Heizperiode tHP, die in 9.3.1.1 und 9.3.1.2 berechnet wurden, benötigt.

946

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

AN = 241,4 m² tHP = 207 d/a Die Systembeschreibungen werden separat zusammengefasst in Tabelle 9.56 dargestellt. Sie werden deswegen im Formblatt nicht wiedergegeben. Um die Transparenz aufrecht zu erhalten, werden in dieser Zusammenfassung alle Werte in der Einheit kWh/(m²a) angegeben. Der Trinkwasserwärmebedarf ist in der EnEV pauschal mit 12,5 kWh/(m²a) festgelegt. Der Lüftungswärmebedarf ist im JahresHeizwärmebedarf enthalten. Tabelle 9.56. Anlagenbewertung.

9.17 Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse

947

Tabelle 9.57. Systembeschreibungen.

In Bild 9.17 sind die beiden Wärmebedarfswerte für Heizung und Trinkwarmwasser dargestellt. Es muss fast ¼ der Wärme für die Trinkwassererwärmung bereitgestellt werden. Der Anteil ist wegen des hohen Dämmstandards der Gebäudehülle relativ hoch.

948

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

Bild 9.17. Wärmebedarfswerte für Heizung und Trinkwarmwasser.

In der ersten Zeile unter Ergebnisse in Tabelle 9.56 stehen die Anteile, die die Bereiche Trinkwasser, Heizung und Lüftung zur Deckung des Heizwärmebedarfs beisteuern. Den Betrag, den die Heizung selbst noch an Wärme liefern muss (Wärmebedarfswert!) erhält man, indem die Heizwärmegutschriften aus den Anlagenbereichen Trinkwarmwasser und Lüftung von dem Jahres-Heizwärmebedarf subtrahiert werden. Die Aufteilung der Beträge kann Bild 9.18 entnommen werden. Heizwärmegutschriften entstehen z.B. durch Wärmeverluste der Gebäudeinstallation oder durch Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen. Durch den niedrigen Wert des Jahres-Heizwärmebedarfs für das hier betrachtete Gebäude ergibt sich ein prozentual hoher Wert, den die Lüftung durch die Wärmerückgewinnung zum Heizwärmebedarf beisteuern kann. Auch das ist ein Indiz dafür, dass die Lüftung bei immer besser gedämmten Gebäuden zunehmend wichtiger wird.

Bild 9.18. Deckung des Heizwärmebedarfs durch die Anlagenbereiche.

9.17 Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse

949

In den nächsten beiden Zeilen unter Ergebnisse in Tabelle 9.56 sind die Endenergiebeträge der drei beteiligten Anlagenbereiche dargestellt. Diese Werte unterscheiden sich von den reinen Bedarfswerten dadurch, dass sie die berechneten Verluste durch Übergabe, Verteilung, Speicherung und Erzeugung, soweit sie auftreten, beinhalten. Außerdem wird die benötigte Hilfsenergie berechnet. In Bild 9.19 ist die Aufteilung des Gesamtenergiebedarfs inklusive des Hilfsenergiebedarfs von 43,83 kWh/(m²a) dargestellt. Der Bedarf an Endenergie der Heizung nimmt im Vergleich mit Bild 9.17 durch die Heizwärmegutschriften der beiden anderen Anlagenkomponenten stark ab. Der Endenergiebedarf der Lüftung besteht nur aus Hilfsenergie für die Ventilatoren. Der Trinkwasserendenergiebetrag nimmt trotz Nutzung der Solarthermie aufgrund der hohen Verteilungsverluste dieses Anlagenbereichs, die auch auf die Zirkulation zurückzuführen sind, etwas zu.

Bild 9.19. Endenergiebeträge.

Die Primärenergiebedarfswerte (Bild 9.20) beinhalten zusätzlich Verluste, die außerhalb des Gebäudes z.B. durch Transport oder Förderung entstehen. Den Einfluss des hohen Primärenergiefaktors von Strom (fP = 3) kann man deutlich bei der Lüftung erkennen, wenn man die Primär- mit den Endenergiebedarfswerten vergleicht, weil sie nur Hilfsenergie in Form von Strom benötigt. Die Hilfsenergie wird hier für die Ventilatoren, die für die Verteilung der Luft zuständig sind benötigt. Dem hohen Primärenergieaufwand von 6,26 kWh/(m²a) steht allerdings ein Nutzen von 18,5 kWh/(m²a) in Form der Heizwärmegutschrift durch Wärmerückgewinnung gegenüber.

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

950

Bild 9.20. Primärenergiebeträge.

Anlagenaufwandszahl: eP = QP / (Qh + Qtw) mit:

QP Qh Qtw

Jahresprimärenergiebedarf Jahresheizwärmebedarf Jahrestrinkwarmwasserbedarf

oder vereinfacht: eP = Aufwand/Nutzen Diese Vereinfachung erinnert stark an einen Wirkungsgrad. Allerdings ist hier der reziproke Wert dargestellt. Betrachtet man nun das Ergebnis: eP = 0,95, so würde das einen Wirkungsgrad von über 1 bedeuten. Ein Wert von unter 1 für eP ist nach obiger Definition aber nur möglich, wenn der Nutzen größer ist als der Aufwand. Dies ist möglich, weil der Aufwand eines Beitrages unberücksichtigt bleibt. Der Aufwand der Sonne. Sie liefert einen Nutzen ohne das dafür ein Aufwand betrieben werden muss. Jedenfalls sieht die EnEV mit ihren nachgeordneten Berechnungshilfen das so. Komponenten, die die Anlagenaufwandszahl eP günstig beeinflussen sind die solare Trinkwassererwärmung und die solare Heizungsunterstützung. Die Wärmerückgewinnung muss etwas differenzierter betrachtet werden. Hier wird Wärme zurückgewonnen, die vorher bereits als Lüftungswärmeverlust „produziert“ wurde. Dieser Teil taucht also sowohl im Nenner als auch im Zähler des Bruchs auf. Weitere Beiträge zu einer niedrigen Anlagenaufwandszahl eP liefern:

9.17 Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse

951

− die Verlegung aller Leitungen (Trinkwarmwasser, Lüftung, Heizung) in der thermischen Hülle − die Aufstellung etwaiger Speicher in der thermischen Hülle − Verzicht auf Zirkulation des Trinkwarmwassers − Einbau von Anlagen, welche die Verwendung niedriger Primärenergiefaktoren zulassen − Verzicht auf Nachheizung in der Lüftungsanlage durch Strom − hoher Wärmerückgewinnungsgrad in der Lüftungsanlage − niedrige Auslegungstemperatur des Heizkreises − Verwendung energiesparender Anlagen (z.B. Brennwertkessel statt Standardheizkessel) 9.17.3

Nachweise nach der EnEV

Die EnEV fordert bei dem hier untersuchten Gebäude die Einhaltung von Höchstwerten für den: 1. spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts HT’ 2. auf die Gebäudenutzfläche bezogenen Jahres-Primärenergiebedarf QP’’ Mit der Begrenzung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts HT’ soll ein Absinken des Wärmeschutzniveaus unter den Standard der WSVO’95 verhindert werden. Der maximale Wert HT’zul beträgt für dieses Gebäude: HT’zul = 0,523 W/(m²K) Der vorhandene Wert HT’vorh beträgt mit den Werten von HT (spezifischer Transmissionswärmeverlust) sowie A (wärmeübertragende Umfassungsfläche): HT’vorh = HT / A = 166,55 / 508 W/(m²K) HT’vorh = 0,328 W/(m²K) Daraus folgt: HT’vorh ≤ HT’zul Der einzuhaltende Maximalwert des Primärenergiebedarfs QP’’zul wurde bereits in Kapitel 9.4.4 berechnet. Er beträgt: QP’’zul = 109,31 kWh/(m²a)

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

952

Der vorhandene Wert QP’’vorh wird mit dem in Tabelle 9.56 ermittelten Primärenergiebedarf berechnet: QP’’vorh = QP / AN = 13235 / 241,4 kWh/(m²a) QP’’vorh = 54,83 kWh/(m²a) Daraus folgt: QP’’vorh ≤ QP’’zul Die Nachweise sind damit erbracht.

9.18 9.18.1

Berechnung nach der EnEV EnEV (Vereinfachtes Verfahren)

9.18.1.1 Transmissionswärmebedarf Die Bauteile, die an den Wintergarten grenzen, werden wie Außenbauteile, die an die Luft grenzen, behandelt. 9.18.1.2 Lüftung Es wird eine Dichtheitsprüfung vorgenommen. 9.18.1.3 Solare Wärmegewinne Eine Angabe zur Behandlung verschatteter Fenster fehlt. Die Kellerfenster werden deshalb wie Fenster, die nach Nordwest bis Nordost ausgerichtet sind, behandelt. Die EnEV fordert, dass Wintergärten im vereinfachten Verfahren nicht berücksichtigt werden. Die solaren Wärmegewinne werden deshalb so berechnet, als ob der Wintergarten nicht vorhanden wäre. 9.18.1.4 Tabellarische Berechnung Die Tabelle 9.58 gibt die Berechnung nach der EnEV Anhang 1 wieder.

9.18 Berechnung nach der EnEV

Tabelle 9.58. Fortsetzung > S. 953 Tabellenblatt EnEV.

953

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

954

Fortsetzung Tabelle 9.58

9.18.2

Bewertung

9.18.2.1 Transmission Man erhält für den Transmissionswärmebedarf QT nach der EnEV:

QT = 66 · 188,42 kWh = 12435 kWh QT = 66 · HT QT = 0,95 · 0,024 · 2900 · Ai · Ui · Fxi mit:

0,95 0,024 2900

Faktor für Teilbeheizung und Nachttemperaturabsenkung Umrechnungsfaktor für die Gradtagszahl von Wd auf kKh Gradtagszahl

9.18 Berechnung nach der EnEV

Ai Ui Fxi

955

Bauteilfläche Wärmedurchgangskoeffizient Reduktionsfaktor (Temperaturkorrekturfaktor)

9.18.2.2 Lüftung Hier ist dieselbe Umformung wie bei der Transmission nötig. Der Lüftungswärmeverlust beträgt dann nach der EnEV:

QL = 66 · 122,95 kWh = 8114 kWh 9.18.2.3 Solare Wärmegewinne Der Wert nach EnEV beträgt:

QS = 0,95 · 2678 kWh = 2544 kWh mit:

0,95

Ausnutzungsgrad

9.18.2.4 Interne Wärmegewinne Das Ergebnis nach der EnEV beträgt:

Qi = 0,95 · 5310 kWh = 5044 kWh mit:

0,95

Ausnutzungsgrad

9.18.2.5 Zusammenfassung Transmissionswärmeverlust 12 435 kWh Lüftungswärmeverlust 8 114 kWh Solarer Wärmegewinn 2 544 kWh Interner Wärmegewinn 5 044 kWh __________ Jahres-Heizwärmebedarf 12 961 kWh

Zum Vergleich: Nach dem Monatsbilanzverfahren beträgt der JahresHeizwärmebedarf 11 521 kW, diese Berechnung ergibt gegenüber dem vereinfachten Verfahren einen um ca. 10% geringeren Wert.

956

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

9.19 Allgemeine Anmerkungen

Die erläuterten Aspekte der Energieeinsparverordnung sollen nicht außer acht lassen, dass es auch Schwachpunkte und Nachbesserungsbedarf gibt. Die EnEV ist ein großer Schritt in Richtung mehr Energieeinsparung. Die Planer aber trippeln hinter einem Potential von mehr als 1000 Seiten her, die in 20 Regelwerken und offiziellen Dokumenten zur Interpretation der EnEV herangezogen werden müssen, so bleiben in der Praxis viele Fragen offen und müssen immer wieder neu überlegt werden [456]. − Die Verordnung ist durch einen inkonsistenten Aufbau, Verschachtelungen und Querverweise auf Normen kompliziert, sie kann so nicht einfach praktisch handhabbar umgesetzt werden. − Die Energieeinsparverordnung ist zwar erlassen, aber noch nicht in vollem Umfange realisiert. Es gibt nämlich eine gewaltige Kluft zwischen dem, was gefordert und dem, was gebaut wird. Solange die Energieeinsparverordnung nicht kontrolliert wird, ob die neuen Standards auch wirklich eingehalten werden, bleibt sie ein „Papiertiger“. Hier hat der Verordnungsgeber noch Handlungsbedarf [264]. − Dafür hat man aber eine aufwendige Nachweismethode in Kauf zu nehmen, welche teilweise Vorgaben verlangt, die oftmals erst in einem späteren Bearbeitungsstadium des Gebäudeentwurfs vorliegen und das für diesen keine unmittelbare Bewertung der zu verwendenden Baustoffe erlaubt, wie dies bei der alten Vorgehensweise durch die Betrachtung der Wärmedurchgangskoeffizienten der Fall war. Für die Anwendung ist zusätzlich erschwerend, dass man sich zwar an das nach der Richtlinie VDI 2067 gebräuchliche Verfahren zur Jahres-Heizwärmeverbrauchsberechnung anlehnte, verschiedentlich aber die dort verwendeten Ansätze, Bezeichnungen und Formelzeichen nicht übernommen hat [270]. Obwohl es für die praktische Anwendung sicher von Vorteil gewesen wäre, die aus anderen Normen und Richtlinien – z.B. VDI 2067 – bekannten Begriffe, nämlich „Bedarf“ für die Wärmeleistung und „Verbrauch“ für die Heizarbeit zu benutzen, wird in der Energieeinsparverordnung letztere als Wärmebedarf bezeichnet. Und gemeint ist dabei der Jahres-Heizenergiebedarf [270]. − Es ist zu unterscheiden zwischen der rechnerischen Größe „Bedarf“ und der gemessenen Größe „Bedarf“. In der EnEV, den korrespondierenden Normen und Richtlinien sind Anforderungen an den Bedarf gestellt. Bedarf und Verbrauch sind aber in der Regel nicht identisch, weil die Randbedingungen nicht übereinstimmen. So kann es Abweichungen zwischen dem Nutzerverhalten (Raumtemperatur, Luftwechsel, Einstel-

9.19 Allgemeine Anmerkungen

957

lung an Regler), der handwerklichen Ausführung (Luftdichtheit, hydraulischer Abgleich, Einstellung an Regler-Heizkurve) und den meteorologischen Randbedingungen (abweichende Gradtagszahl) geben. Bei der Bewertung von Anlagensystemen, d.h. bei den Systemen zur Heizung und Warmwasserversorgung gibt es eine Vielzahl von Systemen und Kombinationen derselben in unterschiedlichen Auslegungen. Ebenso gibt es Vereinfachungsprobleme, d.h. welche Parameter sind wichtig, welche unwichtig? Wie bewertet man Nutzer und Fehlverhalten der Nutzer? Welche Abweichungen von der normgemäßen Ausführung von Heizungsanlagen toleriert man energetisch noch? − Das Bestreben des Gesetzgebers, in einer Verordnung in Form von Eckwerten Technologien, Prozesse oder Gewerke in den technischen Spezifikationen vorzuschreiben, ist ein bedenklicher Ansatz. Bedingt durch laufende Innovationen werden permanent Technologien und Prozesse verbessert, die auf die Ausführung und Gestaltung von Baugewerken und ihrer Beheizung Auswirkungen haben werden. Die Innovationskraft des Marktes beinhaltet langfristig mehr Intelligenz als das zeitlich begrenzte Engagement der Beteiligten bei der Ausgestaltung einer Verordnung [373]. − Bei der Akzeptanz, Nutzererwartung und Nutzerverhalten zum energiesparenden Bauen und Wohnen lassen sich für die Wohnungseigentümer mühelos Konsequenzen zwischen dem „Bewusstsein“ und dem „Verhalten“ nachweisen. Unerfahrenheit und fehlende Kenntnisse der Nutzer im Umgang mit Baumaterialien, Bauleitung und Gebäudetechnik, die Intransparenz des Marktes, unsachgemäße Beratung, bauliche und technische Hemmnisse sowie „falsches“ Investitionsverhalten aufgrund fehlender Informationen sind nur einige der wichtigen Gründe für die Motivationsprobleme und Umsetzungsschwierigkeiten. So erwartet der moderne Bewohner keine Einschränkung oder gar den Verzicht auf Strom, Wärme und warmes Wasser. Erwartet werden statt dessen Qualitätsverbesserungen bei geringeren Verbrauchskosten, d.h. eine effiziente Ausnutzung der eingesetzten Energie, eine große Bedienungsfreundlichkeit, eine geringe Anfälligkeit und möglichst keinen Wartungsaufwand. Bei allen neuen (bau)technischen Entwicklungen, die Veränderungen im Nutzerverhalten erforderlich machen, sollte berücksichtigt werden, dass Menschen sich den Wohnbereich als Ruhepol und Rückzugsort erhalten wollen, in dem Gewohnheiten gepflegt werden können. Für jeden Menschen ist es unerlässlich, dass er sich wenigstens dort auf eingespielte alltägliche Arbeitsabläufe und Handreichungen verlassen kann – um so mehr, je älter er wird [218].

958

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

− Es ist übrigens nicht gut, wenn die Branche den Verbraucher per Verordnung zur Modernisierung zwingen will. Denn zwingen lässt sich ungern jemand. Es ist besser, den Verbraucher mit Argumenten davon zu überzeugen, dass sich der Austausch technisch veralteter Heizkessel lohnt. Die Verordnung kann dann ein zusätzlicher Motivationsfaktor sein. Aber es ist ein Fehler, dies nur an der Verordnung aufzuhängen. Es könnte der Eindruck entstehen, man würde den Kunden zu etwas zwingen, was aus eigener Einsicht heraus nicht sinnvoll sei. − Wenig ausgewogen ist die gleichwertige Bilanzierung von baulichem Wärmeschutz und Anlagentechnik, da eine Gleichbehandlung nicht gegeben ist, wie sie der VdZ [320] gefordert hatte. − Grundsätzlich ist zu prüfen, ob die einzelnen Systeme technisch möglich und ob die Maßnahmen auch wirtschaftlich sinnvoll sind, wie es die HOAI fordert. − Zu recht wird beklagt, es gäbe in der EnEV ein Ungleichgewicht zwischen sehr detailgenauen Regelungen und sehr pauschalen Annahmen. − Berechnungsprogramme (Software, ca. 30 professionelle Programme verfügbar) liefern unterschiedliche Ergebnisse. − Abweichungen zwischen theoretischem Bedarf und tatsächlichem Verbrauch. − Positiv: Bewertung von Primärenergie statt Endenergie. − Positiv: Berücksichtigung der elektrischen Hilfsenergien. − Positiv: Integration von Bau- und Anlagentechnik. − Positiv: Bereitstellung von vereinfachten Nachweisverfahren. − Positiv: Energetische Anforderungen an Bauteile im Falle einer sowieso fälligen Sanierung und Nachrüstungsverpflichtungen für den Gebäudebestand. − Positiv: Berücksichtigung der energetischen Wirkung von Wärmebrücken, Einführung eines rechnerischen Bonus für Qualitätssicherung auf der Baustelle (Wärmebrücken und Gebäudedichtheit). − Positiv: Einführung eines Energieausweises für Gebäude als Qualitätsmerkmal. − Überbewertung des CO2-Minderungszieles von 25 bis 30%. − Zu viele Ausnahmen bei der Bewertung eines Gebäudes (Stromsysteme, regenerative Energien, monolithische Wände). − Zu geringe Anforderungen an Gebäude, die mit regenerativen Energien versorgt sind, an die Außenbauteile im Neubau verglichen mit der WSVO’95, für die Sanierung im Bestand. − Vollzug in den Ländern nicht eindeutig geregelt. Während in sechs Bundesländern im Zuge des Baugenehmigungsverfahrens – jedoch zu

9.19 Allgemeine Anmerkungen

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959

unterschiedlichen Zeiten (Bauantrag, Baubeginn, Baufertigstellung) der Energiebedarfsausweis vorzulegen ist, treffen zehn Bundesländer keine Aussage hierzu. Energieausweise mit Bedarfskennwerten, da keine Prognosen für realen Verbrauch sein sollen und können. Zu viele begleitende Normen. Bezug auf zwei Rechenverfahren mit zu komplizierten Schnittstellen untereinander und zu guten Randbedingungen bei der Bilanzierung. Kein Rechenverfahren für den Bestand vorhanden. Kein korrektes Rechenverfahren für Nichtwohngebäude hinsichtlich der eingesetzten Anlagen- und Regelungstechnik vorhanden. Kein rechnerischer Bonus für Qualitätssicherung auf der Anlagenseite. Berechnete Bedarfskennwerte können aufgrund des fiktiven Flächenbezugs AN nur schwer mit Verbrauchskennwerten verglichen werden. Keine Fortschreibung des Energieeinspargedankens für einen künftigen Standard. Bei einer gutachterlichen Überprüfung einzelner Bauleistungen – wegen der Drittwirkung solcher Begutachtungen und des damit verbundenen Haftungsrisikos – sollten die Mess- und Prüfunternehmer allerdings sehr darauf achten, den von ihnen geschuldeten Leistungsumfang exakt zu definieren und diesen Rahmen dann auch nicht im Zuge der Auftragsabwicklung faktisch zu überschreiten. Die Energie-Einsparverordnung hat dazu beigetragen, die Anlagentechnik stärker in das öffentliche Interesse zu rücken. Dies wird zur Verbesserung der Anlagentechnik beitragen. Ein Gebäude nach der WSVO’95 berechnet erfüllt bereits heute ohne großen Mehraufwand die EnEV: DIN V 4108-6

DIN V 4701-10

Monatsbilanzverfahren statt vereinfachtes Rechenverfahren Nachttemperaturabsenkung Wärmebrücken berücksichtigt (∆UWB < 0,05 W/(m²K)) Produkt-Kennwerte verwenden Anlage in den beheizten Bereich setzen

Einsparung 5% 5%

5% 8% 9% 32%

D.h., dass das Anforderungsniveau in der EnEV zu früh festgelegt wurde. Das Anforderungsniveau muss verstärkt werden, da ein beachtlicher Teil der Energieeinsparverordnung nur auf dem Papier steht!

960

9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

− Architekt und Planer: So ist die Anfangsentscheidung wie Form und Orientierung des zu planenden Gebäudes bereits maßgebend für den zukünftigen Energieverbrauch. Um Kosten und Folgekosten, Energieverbrauch und Umweltbelastung so niedrig wie möglich zu halten, müssten Architekten und Planer in einer frühen Phase Anforderungen, Ideen und Wissen aufeinander abstimmen und zielorientiert zusammenarbeiten. Daher kommt es in Zukunft darauf an, Planende und Ausführende verstärkt zu informieren. Die Verpflichtung zur Fortbildung besteht für alle Akteure. − Die Energieeinsparverordnung birgt neue Haftungsrisiken für Planer. Sie hat die Zuständigkeiten zwischen Architekten und Fachplanern verwischt und somit neue Haftungsrisiken geschaffen. Seit Inkrafttreten der EnEV sind die baulichen und anlagentechnischen Maßnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs eng miteinander verzahnt. Diese Zusammenführung von Gebäude- und Anlagentechnik führt dazu, dass die Planung noch stärker zwischen Architekt bzw. Tragwerksplaner und Fachplanern der Heizungs- und Versorgungstechnik koordiniert werden muss. Die Aufteilung der Verantwortlichkeiten ist dabei bisher nicht geklärt. Neben der grundsätzlichen Frage, wer bei einem Bauvorhaben den Wärmeschutz- und Primärenergienachweis führt bzw. fortschreibt und wer Planung, Ausschreibung und Ausführung gemäß Nachweis koordiniert, ergeben sich neue Fehler- und damit Haftungsrisiken für die Planer. Neben möglichen teuren Nachbesserungsarbeiten zieht höherer Energieverbrauch höhere Kosten nach sich. Wenn man sich ansieht, wie schwer sich die Branche bereits mit den Wärmeschutznachweisen der WSVO tut, wird die Fehlerhäufigkeit mit noch mehr Normen und noch komplizierteren Berechnungen wohl noch steigen. Es ist daher allen Planern angeraten, Absprachen mit den Fachplanern schriftlich festzuhalten. Viele Unternehmen haben ihre BerufshaftpflichtPolice für Beratende Ingenieure und Architekten bereits um die Risiken erweitert, die aus der Energieeinsparverordnung besonders im Hinblick auf zusätzliche Kosten entstehen. − Der Fachunternehmer unterschreibt nach Abschluss seiner Arbeiten die Angaben für die Anlagenaufwandszahl eP, aber auch für die Nutzfläche AN und den Heizwärmebedarf qh. Auch wenn er vom Architekten die Nutzfläche und den Heizwärmebedarf in Form von zwei Zahlen erhält, steht er mit seiner Unterschrift für die Richtigkeit der Werte gerade. Doch kann er das? − Büro- und Verwaltungsgebäude werden nach wie vor in der EnEV vernachlässigt und die zaghaften Anforderungen an den Gebäudebestand reichen bei weitem nicht aus. Lange Fristen für die Nachrüstung bei

9.19 Allgemeine Anmerkungen

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−

961

Anlagen und Gebäuden in Verbindung mit Ausnahmeregelungen führen dazu, dass das größte Potential für Energieeinsparung – nämlich die Sanierung im Gebäudebestand weiterhin kaum oder nicht genutzt wird. Bei Büro-, Verwaltungsbauten wird der Primär-Energieverbrauch maßgeblich vom Stromverbrauch des Kunstlichtes bestimmt. Dessen Außerachtlassung kann zu einer Fehloptimierung der Fassade führen. Es ist daher empfehlenswert, den Strombedarf für Kunstlicht bei diesen Bauten analog zum Warmwasserwärmebedarf bei Wohngebäuden zusätzlich zu erfassen. Die Intention des Energieeinspargesetzes deckt diese Vorgehensweise. Die Heizungstechnik des Niedrigenergiehauses muss entsprechend dem heutigen Standard hochwertig aber preisgünstig sein. Es ist deshalb nicht zu erkennen, warum ausgerechnet kostenintensive und komplexe Systeme mit Wärmepumpen, Sonnenkollektoren (zus. Lang- und Kurzzeitspeicher), Brennwertkesseln sowie einer entsprechenden aufwendigen Regeltechnik besonders prädestiniert für das Niedrigenergiehaus sein sollen, zumal auch das Platzangebot für eine solche Technik immer knapper wird. Besonders gravierend ist, dass die neuen luftdichten Gebäude die Forderung nach einer Zwangsbelüftung nach sich ziehen, um eine Schimmelpilzbildung zu vermeiden. Damit wird auch ein zusätzlicher Anlagenaufwand bei der Heizung und Lüftung notwendig, der weitere Kostensteigerungen verursacht. Ein weiterer Anstieg der Betriebskosten wird aus der verständlichen Gepflogenheit und dem Bedürfnis der Nutzer resultieren, die Außenluftversorgung durch Öffnen der Fenster selbst zu steuern. Fehler beim Bilanzverfahren: • • • •

Länge der Heizzeit zu kurz (185 d/a im vereinfachten Verfahren) Raumtemperatur zu gering, 19°C bzw. 18,2 °C Luftwechsel teilweise zu gering Anlagentechnik, wird als „optimal ausgeführt“ bilanziert.

− Leitungslängen sind recht kurz und zu gut gedämmt angenommen, in der Praxis sind Wärmeverluste höher zu erwarten. − Üblicherweise ergeben sich mit Projektdaten schlechtere Ergebnisse im Nachweis, wenn auch praxisnäher. − Mehrere Formeln müssen „per Hand“ gerechnet werden, die Leitungslängen müssen aus Plänen ermittelt werden, mit Software kein Problem. − Kurze Leitungslängen verursachen weniger Verluste und bewirken weniger ungeregelte Wärmeabgabe.

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9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses

− In den kommenden Jahren wächst in Wohnräumen ein Problem, die Schimmelpilzbildung. Ursache sind die in der EnEV erhobenen Forderungen an die Luftdichtheit von Gebäuden. Deshalb wird die kontrollierte Lüftung an Bedeutung gewinnen. Sowohl in Neu-, als auch in Altbauten, die nach den Forderungen der EnEV saniert werden, erhöht sich neben die Luftdichtheit auch der Schimmelpilzbefall. Grund: Luftwechsel durch Fugen der Außenhülle funktioniert nicht mehr. Die beste Maßnahme zur Vermeidung der Durchfeuchtung von Mauerwerk in dichten Gebäuden ist das sachgemäße Lüften: Die regelmäßige „Fensterstoßlüftung“, bei der kaum Raumwärme verlorengeht. Doch dies lässt sich kaum praktizieren, da viele Bewohner tagsüber gar nicht zu Hause sind. Die Fenster-Kipplüftung wiederum würde die EnEV ad absurdum führen, so dass die Fenster im Sinne des Wärmeschutzes geschlossen bleiben. Doch dann droht die Kondensation der Feuchtigkeit an den Wänden. Vorbeugen kann ein ausreichender Luftwechsel durch mechanische Anlagen zur kontrollierten Lüftung. Wer rechtzeitig eine Anlage einbaut, erspart sich möglicherweise eine teure Sanierung, die notwendig wird, wenn Schimmelpilz erst einmal das Gemäuer befallen hat. Allerdings ist dieses Problembewusstsein nicht bei allen Hausbesitzern, Bauherren und Architekten gewachsen (Lediglich 10% der 34 Mio. bundesdeutschen Haushalte sind mit Anlagen zur kontrollierten Lüftung ausgestattet. VDI-Nachrichten Nr. 12/2002, S. 20. Das Spektrum reicht von zentralen Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung bis zu simplen Badventilatoren). Aufgrund der angestrebten Luftwechselraten, der Bauschadensvermeidung sowie der Energieeffizienz sollten ständig gewartete (!) Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung zum Standard entwickelt werden. − Beim Bau von Gebäuden geht es um Menschen. Niemand baut ein Haus, um Verordnungen zu erfüllen.

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Stichwortverzeichnis

A Abgasverlust-Grenzwert 154, 757 Abnutzung 342, 344 Abrissquote 106 Abseite 276 Abseitenwand - EnEV 217, 265, 381 - Konstr. 655 Abwärme von Geräten 174 Abwärmequelle 764 Adding A Hole 712 Altbaumodernisierung 199, 634, 672 Altbauwohnung 261 Altenwohnheim 212, 221 Ammoniak 14 Amortisationszeit - Anlage 433, 607, 742, 838 - Bauen 90, 329, 639, 650 - EnEV 202, 210, 286, 323 Anlagenaufwandszahl - Anlage 170, 236, 300, 423, 438, 455, 482, 950 - Bauen 228, 474 - EnEV 133, 142, 178, 229, 257, 426 bis 428, 441, 451, 937 - HOAI 340, 521, 960 Anlagensystem - Allg. 164, 520, 631 - DIN V 4701-10: 110, 438 - Energ. Bewertung 416, 418 - Instandhaltung 344 Anlagentechnik - Allg. 41, 180 bis 182, 340, 519, 520, 958 bis 961

- Aufwandszahl 365 - Ausweis 297 bis 299, 302 - DIN V 4701-10: 114, 231, 413, 437, 440 bis 443, 478 bis 480 - EnEG 121 - EnEV 93 bis 99, 102 bis 104, 133 bis 136, 210 bis 212, 414 bis 421, 451 bis 453 - EU-Richtlinie 316 - Gebäudedichtheit 141, 146, 274 - HeizAnlV 70 - Nachrüstung 155 bis 163 - Warmwasser 236, 416, 423, 433 - Wirtschaftlichkeit 202, 321 bis 331, 733, 815 bis 818 Annuitätenmethode 319 Anschaffungskosten 636, 637 Anthropogener Treibhauseffekt 10 Arbeitsmarkt 338 Arbeitsstättenverordnung 138 Atmende Wand 688 Atmosphärischer Brenner 755 Attika 241, 649 Ausbildungspolitik 92 Auskühlverlust 282, 745, 746 Auskühlzeit 397 Auslegungsprogramm 417 Ausnutzungsgrad - Allg. 99 - EnEV 359 - Solar 373 - Wärmegewinn/Verlustverh. 379, 396 bis 400, 911 bis 920, 944 Außenhelligkeit 367

1004

Außenklima 358, 581 Außenwand - Dichtheit 688, 690, 692, 695, 699, 706 bis 713, 723 - EnEV 92 bis 98, 163, 240, 244, 268, 350, 363, 384, 389 bis 399, 651 bis 652, 871 - Konstr. 216 bis 220, 231, 556 bis 559, 561 bis 568, 621 bis 627, 638 bis 640, 645 bis 647, 649, 765 - Nachrüstung: 157, 261 bis 263, 327 - Ökologie 680, 682 - Wärmeschutz 44 bis 50, 72 bis 78, 82, 444, 482, 529 bis 541, 866 bis 869 Autoverkehr 7 AVV 297, 314, 519

B Balkon 219, 349, 390, 393, 541, 598, 604 Balkontür 374, 709 Balkonüberstand 373 Ballungsgebiet 15 Baudenkmal 198, 666, 667, 670, 671 Bauherr - Heizgewohnheit 756 - Lüftungsgewohnheit 141, 841 - Nutzer 90, 91, 100, 121, 180 - Verantwortung 10, 114, 150, 187, 206, 299, 300 Baukastenprinzip 443 Baukörpergliederung 528 Baumbepflanzung 373 Baumwolle 615, 616 Baupfad 103, 353 Bauproduktengesetz 71 Bauproduktenrecht 113, 197, 252 Bauregelliste 194, 600, 609, 775, 816 Bauteilverfahren 104, 187

Stichwortverzeichnis

Bauunterlagen 185 bis 187, 216 Bauunternehmer 10, 842 BDH 474 bis 476, 482 Bedarf - Bedarf/Verbrauch 956, 958 - Heizlast 428 - Kühlung 825 bis 827 - Kunstlicht 370 - Lüftung 554, 720, 737, 817, 827 - Primärenergie 100, 209, 417 - Pumpe 792 bis 794 - Warmwasser 174, 431, 809, 849, 926 Beheizungstemperatur 125 Beheizungszeit 125 Belastungsgrad 466, 473, 474 Beleuchtung - Energieausweis 180 - EU-Richtlinie 316, 318 - Kunstlicht 137, 250, 838 - Stromverbrauch 367, 372 - Wärmebelastung 89, 366, 369, 370, 787 - Wärmegewinn 174, 388 Beleuchtungsstärke 367 Berechnungsblatt 445 bis 449, 929, 933, 937 Bereitschaftsverlust 454, 461, 466, 467, 473, 745, 746 Betriebsfehler 344 Betriebspause 175, 805 Bibliothek 212 Bilanzgrenze 423 Biogas 11, 43, 111 Biomasse 42, 43, 110, 734, 763 Biostoff 418 Blaubrenner 755 Blendrahmen - Dämmung 148 - Einbau, Leckage 693, 706, 709 - Konstr. 586, 649 - Luftaustausch 544, 551, 706 - Wandanschlag 217, 270, 649, 653

Stichwortverzeichnis

Blower-Door - Abdichtung 252, 699, 706, 708 - Luftwechsel 141, 387 - Messung 275, 552, 700, 711 - Test 386, 702, 703, 710, 743, 840 Bodenplatte - Anschluß 240, 534, 856 - Berechnung 246, 247, 384, 531, 577, 860 - Fußbodenhzg. 80 - Keller 82, 728 - Systemgrenze 216 Brandschutzdämmung 291 Brandschutzklappe 253 Brauchwasseranlage 8, 68, 69 Brenner-Laufzeit 745 Brennstoffzelle 197, 739, 759 Brennwert-Wasserheizer 744 Brüstungselement 188, 249 Bruttosozialprodukt 21 Bügeleisen 369 Bundesarchitektenkammer 546, 684 Bundes-Immissionsschutzgesetz 69, 130, 154 Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie 474 Bürogebäude - Blower-Door-Test 276 - Energiebedarf 25, 237, 388, 569 - EnEV 311, 336, 400, 433, 619, 654, 779, 960 - Geltungsbereich 121, 125, 212, 371, 372 - Sommerlicher Wärmeschutz 250, 251, 741 Büromaschine 365 Büroraum 89, 138, 388 Bypass 172, 749

C CAD-Programm 520 CE-Kennzeichnung 71, 155, 170 Computer 370, 795

1005

Computerprogramm 359 CPC-Röhre 844 Curtain Wall 572

D Dach - Allgem. 1, 108, 163, 189, 545, 732 - Dachfenster 88, 160, 247, 265, 270, 382, 539, 583, 594, 650 - Dichtheit 275, 289, 542, 685, 690, 692, 698, 707 - DIN 4108: 44, 51, 72, 77 - EnEV 217, 259, 265, 268, 382, 384, 626; 627 - Flachdach 265, 268, 578, 581 bis 583, 617 bis 619, 655, 659 - Gaube 596 - Gebäudebestand 108, 199, 261, 327, 632, 634, 649, 657, - Niedrigenergiebauweise 528 bis 530, 540 - Schräge 77, 240, 265, 579, 655, 659, 660 - Solarkollektor 851 - Steildach 265, 268, 324, 579, 580, 617 bis 619, 655 - Überstand 373, 649 Dämmladen 393 Dämmniveau 286, 358, 383, 529, 538 Deckenauflager 240, 874 Deckenheizung 150, 780 Deduktion 712 Denkmalschutz 197 bis 199, 262, 644, 646, 666, 669 Denkmalschutzbehörde 198, 199 Denkmalzone 198, 199 Deponiegas 227, 232, 431 Detailanschluß 241 Diagrammverfahren 176, 379, 424 bis 426, 438 bis 441, 451, 919 Dichtheitsprüfung 141, 161, 202, 217, 323, 364, 952

1006

Dichtheitsstufe 358, 359 Dichtungsband 647, 670, 692, 693 DIN-Norm 193, 195, 335, 417, 424 Distickstoffoxid 11 Doppelfassade 225, 573, 575, 576, 627, 664 Doppelhaus 524, 526, 557 Drahtspiegelglas 594 Drei-Liter-Haus 522, 523 Drempel 240, 384 Drittelmix 422 Drucker 89, 370 Dunstabzugshaube 368, 552, 835

E ECM-Technologie 789 EG 37, 71, 115, 276, 297, 314, 684, 733 EID 520, 633 Eigentumswechsel 161 Eigentumswohnungen 108, 630 Einfamilienhaus - Amortisationszeit 202 - Bestand 635 - EnEV 327, 359, 413, 542, 559, 623, 772 - Gebäudegeometrie 557 - Haushaltsgerät 368 - Neubau 101, 626, 751, 771, 794 - Rohrleitung 283, 284 - Warmwasser 808 Einheit - Brenner/Heizkessel 129 - DIN 4108: 67, 72 74, 75, 389, 676 - Instandhaltung 342 bis 344 - Wärmeschutz/Hzgsanlage 114 - Wärmetransport 824 Einschubtreppe 145, 159 Einspareffekt 34, 96, 650 Einsparpotential 34, 40, 159, 426, 552, 657, 731, 797 Einzelfeuerstätte 137, 812, 813 Einzelheizofen 33, 45, 670, 671

Stichwortverzeichnis

Eiszeit 19 Eko-Haus 523, 526 Elektrische Energie 25, 680, 739, 759, 802, 819 Elektro-Direktheizung 482, 734, 737, 738 Elektro-Durchlauferhitzer 453, 455 Elektro-Einzelspeicherheizung 734 Elektro-Heizstab 457 Elektromotor 365, 597 Elektronischer Regler 433 Elektrospeicherheizung 212, 228, 229, 458 Elektrowärme 231, 366 Elektro-Wärmepumpenheizung 734 Elektro-Zentralspeicherheizung 734 Emissionsgrad 391, 392, 663, 723 Endenergie - Bedarf 28 bis 33, 100, 112, 225, 297, 421, 430 - EnEV 180, 203, 229, 418, 422, 423, 438, 440, 958 - Energiefluß 31, 419, 438 - EU-Richtlinie 318 - Statistik 106 - Träger 418, 419 - Wärmepumpe 770 Endreihenhaus 352 Energie und Architektur 1, 36 Energieautarkes Haus 522, 525 Energiebedarfsausweis - EU-Richtlinie 280, 297, 314 - Gebäudebestand 112, 150 - Neubau 112, 165, 180 bis 186, 225, 269, 311, 314, 518, 519, 958 - Sonderregelung 229, 242, 257, 269, 476 Energieberater 157, 231, 520 Energieberatung 665, 724 Energiebilanzverfahren 187, 594 Energie-Contracting 632 Energiediagnose 336, 344 Energieeffizienz - EU-Richtlinie 314, 315

Stichwortverzeichnis

- Gebäude/Wohnung 111, 422 - Heizsystem 38, 167, 170, 431, 733 - Wärmerückgewinnung 123, 544, 962 - Wirtschaftlichkeit 21 Energieeinsparhaus 522 Energieeinsparungsgesetz - EnEV 95, 100 - EU-Richtlinie 115 - HeizAnlV 67 - Nachweis 189, 484 - Text 8 bis 10, 110, 114, 119, 259, 796 - Wirtsch. Vertretbarkeit 319 - WSCHV 48, 95 Energiegewinnhaus 522 Energiekrise 5, 6 Energiepass 98, 161, 181, 185, 422, 520, 633, 711 Energiepass-Initiative Deutschland 520 Energieträger - Abwärme 227 - Bedarf 29 - Biomasse 42, 43, 110, 418 - Deponiegas 227, 232 - El. Energie 26, 29, 100, 110, 230, 233, 418, 420, 631, 737, 802 - Energie-/Ökosteuer 327 - Erdgas 6, 26, 42, 100, 131, 232, 418, 631, 739, 802 - Erdöl 6, 7, 26, 29, 42, 52, 100, 232, 418, 631 - Fernwärme 29,227, 418, 631, 739 - Fotovoltaik 43 - Gichtgas 227, 232 - Kernenergie 26, 232 - Kohle 6, 26, 29, 418 - KWK 111, 739 - Müll 227 - Ressource 10 - Solarenergie 110, 232, 418

1007

- Verbrauch 26, 27 - Vor-/Nachteil 724 - Wasserkraft 26, 110, 232, 418 - Wasserstoff 43 Energieverbrauchskennwert 42, 108, 112, 185 Energieverbrauchswert 336, 388 Enquete-Kommission 13, 37, 38, 52 Entwicklungsland 22, 23, 37 Entwurfsverfasser 10, 297 EPS 613, 617, 678 Erdatmosphäre 10, 13, 15, 37, 52, 630 Erdöl 5, 6, 418, 673 Erdölpreis 5 Erdreichkollektor 767 Erdreichwärmetauscher 250, 764 Erdwärmesonde 765 Erdwärmetauscher 157, 457, 470 Erhaltungskosten 637 Erzeugeraufwandszahl 135, 454, 466, 473 Estrichdämmung 420 Etagenheizungsanlage 172 EU-Energiepass 183 EU-Richtlinie EER 314 EWG-Wirkungsgradrichtlinie 474 expenditure factor 421, 427 Expertengröße 210

F Fachunternehmen 10, 301 Fachunternehmererklärung 163, 167, 297, 298, 300 Fachwerkhaus 634 Fassadenorientierung 401 FCKW 12, 18, 613, 673, 737 Fehler - Am Bau 186 bis 189 - Bilanz 961 - EnEV-Software 519 - Flächen-/Volumenber. 239 - Haftung 960 - Instandhaltung, Wartung 342, 344

Stichwortverzeichnis

1008

- Lüftungsplanung 826 - Messung 701, 705 - Nachweis 299 - Normüberarbeitung 417 - Regelung 796 - Rohrl. Dämmung 291 Fenster - Anordnung 248, 363, 538, 740, 742, 780 - Dachflächenfenster 88, 540, 583 - Denkmalgesch. Geb. 666, 669, 670 - Dichtheit 277 bis 280, 412, 552, 690, 698, 703 bis 707, 709, 961 - DIN 4108: 82, 384, 626, 627 - Doppelfassade 573 bis 577 - Energiesparhaus 524 bis 528 - EnEV 96, 350 - Feuerstätte 813 bis 816 - Flächenanteil 85, 86, 134, 135, 137, 208, 213, 247, 351, 361, 401, 606, 727 bis 729 - Gebäudebestand 78, 148, 157, 163, 240, 261, 268, 319, 531, 634, 649 bis 653 - Heizkörperaufstellung 607, 774, 775, 779 - Isolierverglasung 83 - Kontakt 550, 608, 833, 842 - Kosten 327, 637 - k-Wert 47 bis 51 - Lebenszeit 322 - Lichteinstrahlung 390 - Lüfter 552 - Lüftung 165, 252, 253, 386, 544, 551, 607, 687, 713, 719, 720, 736, 813 bis 816, 818, 841 - Öffnen 368, 380, 387, 542, 552, 553, 837, 881 - Öffnungserkennung 443 - Orientierung 87 - Sonnenschutz 237, 249, 389, 530, 548, 567, 598, 599, 605, 632

- Tür 50, 51, 141, 218, 247, 264, 280, 374, 583, 608, 650, 707, 728, 742 - TWD-Wand 569 - U-Wert 583 bis 595, 601 - Verglasung 108, 335, 531 - Verschluss 248, 838 Fertigdecke 214 Fertigfußboden 214 Flächenheizung 51, 79, 144, 149, 269, 359, 385, 780, 783, 871 Flachs 616 Flansch 178, 290, 296 Floatglas 594 Flugverkehr 7 Fluorchlorkohlenwasserstoff 12 Fluorkohlenwasserstoff 11 Flussdiagramm 484 Föhn 369 Folienmanschette 697 Förderprogramm 94, 109, 156, 222, 337, 631, 771 Fotovoltaik 43 Freeware 521 Frostschutzbetrieb 468 Fugendurchlässigkeit 270 bis 273, 278, 279, 429, 608, 687, 689, 774 Fugenlänge 271, 686, 718 bis 720 Fusionstechnologie 43 Fußbodenheizung - Anforderung 150, 621, 784 bis 788 - DIN V 4108-6: 79 - DIN V 4701-10: 458, 471, 549 - Gebäudebestand 269, 671, 672 - Komfort 636, 671 - Regelverhalten 376, 549 - Trägheit 428 - Wärmeabgabe 173, 621, 780 Fußwärme 147, 661

G Gas - Brennwertkessel 153, 480, 744

Stichwortverzeichnis

- EnEV 423, 455, 457, 461, 631 - Heizkessel 70, 130, 461, 750 bis 756, 762, 802, 803 - Nutzenergie 100, 418, 481, 763, 839 - Reserve 42, 232 - Tarif 743 - Treibhauseffekt 20 - Wärmepumpe 766, 767, 771 Gaststättengewerbe 212 Gasturbine 759 Gebäudeabschlusstür 188, 627 Gebäudebestand - Anforderung 105, 106, 112, 162, 260, 337, 664, 665, 958 - Bestand-Energiepass 633 - DIN V 4701-12: 417 - Energiebedarf eines Gebäudes 32, 33, 185 - Energiesparende Maßnahme 109, 156, 282, 319, 325, 337, 632, 731, 733, 748, 778 - EnEV 40, 41, 94, 108, 147, 162, 960 - EU-Richtlinie 318 Gebäude - Ecke 216, 667, 670 - Form 210, 316, 345 bis 347, 350, 365, 544, 567 - Höhe 271, 272, 348, 720 - Hüllendichtheit 140, 168, 270, 274, 275, 280, 322, 359, 412, 542 bis 552, 685 bis 689, 695, 699 bis 713, 835 - Kategorie 316, 318 - Korrekturfaktor 220, 365 - Nutzfläche 71, 132, 214 bis 221, 233, 309, 351, 369 bis 371, 388, 425 bis 427, 440, 451, 460 bis 467, 711 - Simulationsprogramm 182 - Standort 380 - Trennwand 216, 243 - Typ 49, 364, 556, 719, 940 - Überstand 147, 663

1009

- Wärmebrücke 386, 387, 874 Gebläsebrenner 755 Gefriergerät 368 Geothermische Technologie 43 Geothermische Wärmequelle 764 Geräteschuppen 393 Geschirrspüler 369 Geschossdecke - Dichtheit 690 - EnEV 42, 159, 294, 659, 661 - Gebäudebestand 109, 266, 324, 634, 657 Gesundheitsschutzanforderung 126, 190 Gewerbebau 126, 190, 622 Gezeitenkraftwerk 110 Gichtgas 226, 227, 232 Giebelwand 160, 217, 657, 832 Glasanbau 151, 394, 528, 726, 728 bis 730 Glasbild 729 Glasflächenanteil 374 Glasvorbau 128, 151, 220, 256, 273, 360, 361, 384, 393, 394, 540, 726, 727, 730, 872, 890 Glaswand-System 540 Glaswolle 613, 678 Globalstrahlung 843, 849, 850 Gradtagszahl 211, 377, 378, 932, 954 bis 956 Grillgerät 369 Größe - A/V-Verhältnis 349, 412, 527 - Bedarf/Verbrauch 209, 210, 224, 380, 413, 956 - Einheit 67, 72, 74, 75, 221, 238, 587, 700, 770 - Fensterflächeanteil 731 - Heizungsanlage 45, 473, 550, 747, 751, 781, 792, 797 - Lüftungswärmeverlust 545, 687, 716 - Primärenergiebedarf 418, 421, 442 - San. Anlage 237

1010

- Warmwassererwärmungsanlage 466, 467, 472, 809, 846 Großküche 200 Gründach 581, 659 Guard Zone 712 Gurtführung 602 Gütesiegel 98, 547

H Hallenbad 200 Handbuch 91, 519 Handrechenverfahren 114, 256 Handtuchhalter 780 Härtefall 68, 122, 660 Haushalt - Anforderungskonzept 105, 236, 962 - Beleuchtung 367 bis 369, 371 - Energiebedarf 32, 33, 839 - Öffentl. Haushalt 336, 337, 633 - Warmwasserversorgung 233, 801 Hauskenngröße 718 Hauswirtschaftsraum 368, 733 Heat pipe 824 Heizenergiebedarf - Definition 75, 95, 355, 356, 423, 461 - EnEV 110, 180, 210, 345, 350 - Nutzereinfluß 380, 427, 549, 575, 838 - Ökologie 683 - Warmwasser 237, 804 Heizenergieverbrauch - Begrenzung 10, 314, 546, 576 - Definition 75, 356, 366 - Lüftung 841 - Nutzen 75, 165, 231, 313, 336, 380, 628, 837 - Warmwasser 804 Heizgradtag 378, 424 Heizgradtagszahl 260, 377 Heizgradtagszahlfaktor 377

Stichwortverzeichnis

Heizkesselwirkungsgrad 115, 122, 129, 166 Heizkörperauslegung 779, 780 Heizkörperheizung 428 Heizkörpernische 774 Heizkostenabrechnung 214, 222, 239, 311, 336, 786, 837 Heizkostenverteiler 39 Heizlast - Einfluß 482, 744, 760, 788, 805, 813, 837 - Ermittlung 680, 718, 743, 780 - Rechenprogramm 518 - Wärmebedarf 131, 153, 224, 733, 760 - Warmwasser 808 bis 810 Heizöl - Endenergieträger 418, 423 - Heizölverlust 282 - Öl/Gas-Heizkessel 153, 751, 753 - Preis 328 - Primärenergieinhalt 676, 769 Heizperiode - Anforderung 53 - Anlagentechnik 435, 442, 459 bis 463, 471, 473, 756 - Beleuchtung 367 - Bilanzverfahren 113, 256, 355, 359 bis 361, 400, 424 - Energiebilanz 214, 365, 377 - EnEV 217, 239, 253, 395, 412, 443, 519, 727 - Jahresenergiekosten 334 - Solare Wärmegewinne 243, 528, 602 - Standard-Heizkessel 129, 168, 744 - Wärmepumpe 769 - Warmwasser 454, 455, 465 Heizphase 396 Heizregister 456, 457, 471 Heizsystem - Elektrospeicherheizung 228, 231, 232, 481, 482, 739

Stichwortverzeichnis

- Fernwärmeversorgung 739 - Fußbodenheizung 173, 376, 428, 671, 787 - Heizungsunterbrechungsphase 394, 396, 941 - Solaranlage 550, 623, 625 - Trinkwarmwasser 482, 550 - Wärmepumpenanlage 764 bis 771, 828 - Warmwasserheizung 174, 428, 471, 481, 549, 550, 778, 779 Heiztag 140, 361, 369, 371, 377, 378, 424, 443, 921 bis 923 Heiztherme 735, 803 Heizungsanlagenverordnung 38, 52, 66 bis 69, 71, 159, 172, 284, 285, 742, 744, 794 Heizungskeller 549, 706, 733 Heizungsmodernisierung 631, 731, 837 Heizungstemperaturabsenkung 360 Heizunterbrechung 394, 396, 941 Heizwärmebedarf - Berechnung 133, 224, 225, 239, 347, 356, 361, 377, 479, 602 - Definition 53, 75, 418 bis 421, 960 - EnEV 95, 99, 359, 440, 441, 471 - Gebäudeform 350, 480, 606 - Jahresheizwärmebedarf 66, 95, 99, 136, 220, 258, 313, 425, 785 - Niedrigenergiehaus 70, 230, 549 - Trinkwarmwassererwärmung 234, 431, 810 - Wohnungslüftung 544, 816, 820 Heizwärmebedarfswert 225, 359, 524 Heizwerk 100, 429, 430 Hellstunde 367 Herstellungskosten 45, 637, 638 High-Tech-Fassade 572 Hilfsenergiebedarf - Berechnung 443, 462 - Definition 438, 451

1011

- Elektroheizung 458, 460, 461, 465 - Lüftung 468, 470, 819 - Trinkwarmwasser 453 - Umwälzpumpe 459, 461, 472, 790 - Wärmeerzeuger 455, 460, 465, 466 Himmelsrichtung - Gebäudezuordnung 188, 634 - Solargewinn 373 bis 375, 389 HOAI 338 bis 341, 741, 958 Höhenkorrekturfaktor 719, 720 Holzdoppelfenster 374 Holzfenster 374, 586 Holzfeuerung 758 Holzheizung 420 Honorarordnung 92, 301, 741 Hybridhaus 522 Hygiene 76, 142, 236, 631, 743, 802

I Indikatorgasmesstechnik 714 Indizierung 437 Industriebau 126, 190, 622 Industrieland 21, 23, 34, 37, 38 Infiltrationsluftwechsel 141, 542 Infiltrationswärmeverlust 685 Infrarotstrahlung 16, 17, 19, 723 Initiative Energiepass Deutschland 520 Innenraumbeleuchtung 366 Innentemperatur - Arbeitsstätte 138, 190 - Mindestwert 77 - niedrige Innentemperatur 140, 190, 259, 260, 382 - normale Innentemperatur 120, 126, 190, 355, 382, 782 bis 784 - Untertemperatur 780, 783 Inspektion 315, 317, 342, 343 Installations-Bereich 434

Stichwortverzeichnis

1012

Installationsebene 543, 581, 693 bis 698 Instandsetzung - Begriff 342, 343 - Bewertungskriterium 637 - Denkmal 198, 199 - EnEV 148, 637 bis 639 - Sanierungsmaßnahme 107, 320, 585 bis 587, 638 - Wirtschaftlichkeit 108 Integrale Planung 94 Integrierte Heizfläche 457, 458 Interner Wärmegewinn - Beleuchtung 366, 367 - Benutzer 358, 366 - Berechnung 361, 366, 369, 388 bis 391, 397 - El. Gerät 366 bis 369 - Solar 358, 360 Interpolationsgleichung 215, 260 IPCC 36, 38 IR-Kamera 721 Isolierglasfenster 669

J Jahresarbeitszahl 735, 763, 764, 769, 770, 839 Jahresheizwärmebedarf - Definition 355, 361, 401, 423, 446 - Einfluß 379, 393, 395, 412 bis 414, 444, 484 - EnEV 213, 257, 258, 353, 359, 426, 440 - Gebäudeform 350 - HOAI 339 - Wärmeschutzverordnung 52, 53, 188 Jahresnutzungsgrad 70, 167, 355, 419, 745, 809 Jahres-Primärenergiebedarf - Berechnung 210, 215, 224 bis 226, 238, 246, 256, 360 - Definition 124, 146, 353

- Energetische Qualität 163, 431 - Energiepass 180, 308 - EnEV 99, 104, 112, 121, 132 bis 137, 150, 170, 207, 442, 727 - Lüftung/Klima 253, 257 - Plafondierung 229 - Wärmepumpe 763, 816 Jalousie 594, 597, 598, 600, 602, 603 Justizvollzugsanstalt 212 Jutefaser 616

K Kachelofen 170, 781 Kaffeemaschine 369 Kalibrierungsprogramm 520 Kantine 200 Kaserne 212 Katastrophenschutz 123 Käufer 182, 636, 665 Keller - Außenwand 187, 268, 646, 649 - Decke, Bestandsbau 108, 109, 157, 327, 630, 649, 660 bis 662 - Decke, EnEV Grenzwert 51, 187, 261, 332, 531, 537, 562, 577 - Decke, Fußbodenhzg. 79, 269 - Decke, Mindestwärmeschutz 77, 160, 268, 324, 626 - Decke, Wärmebrücke 216 Kerndämmung 559, 564, 641, 648 Kesselaustausch 71, 161, 733 Kesseldämmung 733 Kesseltausch 153, 184 Kindergarten 370 Klappladen 597 bis 600, 602 Klarglas 200, 604 Klebeband 691 bis 694, 833 Klebemasse 691, 693, 694 Kleinfeuerungsanlage 69, 130, 154, 156, 159 Kleinfeuerungsanlagenverordn. 38

Stichwortverzeichnis

Kleinverbraucher 33 Klimaanlage 138, 200, 289, 316, 831 Klimadaten 113, 225, 388 Klimaregion 87, 88, 91, 355 Klimaschutz 52, 94, 168 Klimaveränderung 12, 13, 34, 35 Klimaveränderungen 5, 11, 13, 14, 35, 36 Kniestock 383, 860 Kocheinrichtung 365 Kochen 368 Kohle 6, 12, 14, 27, 42, 117, 418, 839 Kohlendioxid 6, 11, 18, 232 Kokerei 418 Kokosfaser 616 Kollektorneigungswinkel 851 Komfortverbesserung 324 Kompaktheitsgrad 345 Kompressionsband 695 Kompriband 692 Kondensatflussleitung 156 Kondensationsregenerator 822 Kondenswasser 76, 587, 750 bis 753, 833, 834 Konstanttemperatur-Heizkessel 130 Kopierer 370, 388 Kork 613, 648, 662, 678 Korridorfassade 571 Korrosionsschutz 288, 847, 848 Kraft-Wärme-Kopplung - BHKW 758 bis 763 - EnEV 110, 111, 135, 226, 430 - Gebäudebestand 157 - Stromerzeugung 232, 738, 739, 762 Kraftwerk 96, 110, 418, 737, 738, 765, 771, 839 Krankenhaus 116, 212, 276, 316, 370, 593, 758 Kreissegment-Haus 349, 350 Kreisverbundsystem 823 Kristallhaut 572 Küchenmaschine 369 Kühldecke 238, 641

1013

Kühlen 8, 368 Kühllast 85, 131, 374 Kühllast-Regeln 374 Kühlrippenarchitektur 347 Kühlschrank 368 Kulturdenkmal 198, 199 Kunstlicht 137, 237, 347, 370, 595, 960 Kunststofffenster 374, 587 Kurzschlussströmung 717, 832 KWK-Anlage 429, 430, 759

L Ladepumpe 453, 472 Lager 90, 126, 138, 190, 674 Lampenleistung 367 Landesverteidigung 53, 123 Lasten-Zenit 370 Laufwasser 418 Leckage 226, 387, 685, 702, 704 bis 712, 724 Leckagefläche 700, 701 Leckageortung 701, 706 Leckagestrom 274, 699 bis 701 Leckagestrommessung 276 Legionellenbildung 811 Leistungszahl 626, 735, 764, 767 bis 769 Licht 250, 314, 366, 596, 600, 729, 765 Lichtausbeute 367 Lichtkuppel 264, 593 bis 595, 654, 655 Lichtsensor 599 Lizenzgebühr 520 Loggia 219, 309, 393, 603, 645 Low-ε-Beschichtung 588 Low-E-Haus 522, 526 Luftdichtheit - EnEV 8, 140 bis 142, 270 bis 278, 956 - Feuerung 159, 660 - Gebäudehülle 316, 358, 542, 543, 547, 657, 685 bis 699, 961

Stichwortverzeichnis

1014

- Lüftungsanlage 251 - Norm 73, 270 bis 278, 542, 543, 699 bis 714 - Prüfung 142, 251, 276, 699 bis 714 - Schicht 543, 689, 694 bis 701, 712 Luftdichtungsbahn 692, 693 Luftinfiltrationsrate 714 Lüftung - Einrichtung 8, 141, 143, 253, 272 bis 280, 429, 442 bis 446, 456, 468, 608, 687 - Energiebedarf 168, 358, 359, 413 bis 416, 435 bis 438, 448 - EU-Richtlinie 316 - Fassadengestaltung 574 bis 577, 664 - Fenster 165, 314, 524, 652, 701, 713 - Schimmelpilz 85, 961, 962 - Stromverbrauch 328, 370 - Wärmerückgewinnung 426, 427, 544, 545, 688 - Wärmeverlust 386, 387, 718, 719 - Wartung 164 - Wohnungslüftung 551, 736, 813 bis 817, 827 bis 833, 837 bis 840 Lüftungsgitter 280 Lüftungsschlitz 279, 280 Lüftungswärmeverlust/ -bedarf - Außenluft/Frischluft 144, 544 - Berechnung 226, 253, 364, 365, 377, 386, 387 - EnEV 239, 257, 545 - Undichtigkeit 49, 144, 279, 524, 687 Luftvorwärmung 470 Luftwechsel - Berechnung 226, 257, 272, 278, 364, 386, 387, 426 - Doppelfassade 573 bis 576

- Lastprofil 122, 209, 259, 380, 396, 414, 445, 815, 956 - Lüftungsanlage 134, 252 bis 254, 281, 413, 553, 819, 835 bis 842 - Schimmelpilz 85, 961, 962 - Undichtigkeit 141 bis 143, 160, 542, 552, 685, 700 bis 702, 713 bis 717

M Markise 86, 541, 594, 598, 599, 603, 604 Massiv-Absorber 621 bis 625 Massiv-Aktiv-Haus 522, 526 Mauerkasten 653 Meeresspiegel 18, 34 Mega-Haus 522, 525 Megaron-Haustyp 2 Mehrkesselanlage 130, 460, 473, 797 Methan 11, 12, 18, 19, 232 Mieter 9, 180, 182, 183, 299, 333, 335, 519, 629, 630, 773 Millenium-Haus 523, 526 Minderung - CO2 14, 105, 167 - Fensterverschattung 373 - Funktionalität 264, 547 - Sparreneinfluss 579 - Umwelteinwirkung 116 - Wirtschaftlichkeit 201, 330, 336, 347 Mindestluftwechsel 97, 139, 141, 252, 358, 429, 701, 718 bis 720 Mindestwärmeschutz - DIN 4108: 48, 66, 76, 241, 663, 775 - EnEV 139, 144, 246 - Fachwerk 644 - Treppenraum 362 Minimalenergiehaus 522 Minneapolis Blower Door 703 Mischer 746, 752, 757, 791, 800

Stichwortverzeichnis

Mittelreihenhaus 352 Monatsbilanzverfahren - Ausnutzungsgrad 396 bis 401 - EnEV 239, 257, 353, 359 bis 364, 384, 426, 462, 727 - Erdreich 213, 217 - Fußbodenheizung 458 - Heizzeit 378, 379, 424, 442 - HOAI 340 - Nachtabschaltung 225 - Randbedingung 355, 412, 444, 727 - Rechenprogramm 521 - Solarer Wärmegewinn 243, 727 - Transm. Wärmeverlust 260, 384 - Vereinf. Verf. 134, 256, 418, 728 - Wärmebrücke 242 - Wärmegewinn 388 bis 394 Monolithischer Bau 228 Müll 227, 232 Museum 238, 397, 898

N Nachbarbebauung 188, 246, 373 Nacherhitzer 524 Nachrüstungspflicht 72, 109, 155, 177, 320, 321, 661 Nachtbetriebsabschaltung 394, 396 Nachtlüftung 88, 90, 139, 250, 401, 574 Nachtstromspeicherheizung 7 Nachttemperaturabschaltung 471 Nachttemperaturabsenkung 173, 175, 225, 377, 394, 395, 798, 959 Nachwärmeversorgungssystem 122 Nachweltschutz 4 Nebelmaschine 706 Nennbeleuchtungsstärke 366 Nennwärmeleistung 68, 70, 71, 130, 172, 237, 473, 792, 813 Netto-Grundrissfläche 47, 222 Nettowärmegewinn 358, 883, 911, 944 Nicht manuell 176

1015

Nichtwohngebäude 25, 69, 134, 137, 212, 215, 370, 386, 396, 417, 426, 650, 959 Niederschlag 14, 34, 184, 583 Niedertemperaturwärme 13, 30 bis 32, 761 Niedrigenergiehaus - Definition 522 bis 525 - EnEG 66 - Hilfsenergie 794, 800 - Kosten 327, 328, 452, 474, 734, 787, 961 - Standard 41, 96, 153, 223, 443, 523, 540, 541, 562, 683, 772, 800 Nitrat 14 Nitrit 14 NT-Kessel 130, 228, 452, 453 Null-Energiehaus 522, 525 Null-Heizenergiehaus 522 bis 525, 547 Nut-Feder-Schalung 698 Nutzenergie 100, 419, 423, 547, 769, 770 Nutzenergiebedarf 28, 33, 430, 431 Nutzenergieverbrauch 419 Nutzer - Bauherr/Nutzer/Mieter/Käufer 90, 111, 182, 296, 299, 309, 311, 842, 957 - EU-Richtlinie 315 - Gebäude 149, 221, 249, 393, 554, 665 - Lüftung 143, 226, 252, 253, 278, 365, 602, 713, 815, 834, 961 - Transparenz 151, 180, 283, 292 bis 294, 379, 380, 422 - Trinkwarmwasser 235, 550 Nutzfläche - A/AN-Verh., A/Ve-Verh. 348 bis 350, 479, 556 - Beispiel 284, 433, 456, 461, 462, 479 bis 483, 546, 557 - EnEV 132, 211, 215 bis 223, 440 bis 442

Stichwortverzeichnis

1016

- Lüftungsanlage 436 - Wohnflächenverordnung 309, 310 Nutzungsbedingung 113 Nutzungsdauer - Gebäudebestand 9, 683 - Intern. Wärmequelle 372 - Solaranlage 844, 854 - Wirtschaftlichkeit 203, 210, 319, 638, 650, 651, 674, 683

O Oberkante 214, 216, 263, 381, 580, 856 Ohnehin-Maßnahme 107, 639 Ökohaus 522 Ökosystem 96 Ölkrise 6, 10, 51 Opake Bauteile 242, 243, 360, 390 OPEC 6, 7 Opening A door 712 Ortgang 567, 649, 667, 669 Övolutionshaus 522 Ozon 11, 12, 18 Ozonloch 17, 18, 52

P Passivhaus 276, 378, 522, 524, 526, 683, 916 Passivhausstandard 443 PEI 675, 677 bis 680, 683 Pelletsfeuerung 170 Pelletsheizung 420, 812 Pelletskessel 758 Pflegeheim 212 Photovoltaik-Anlage 157 Planungshilfe 416 Planungssoftware 518 Planungsverschulden 194 Planverfasser 297 Plisseestore 597 Plus-Energiehaus 522 Preissteigerung 331, 335

Primärenergieaufwand 414, 427 Primärenergieaufwandszahl 418, 440 Primärenergiebedarf - Berechnung 114, 133, 150, 258, 309, 420 bis 426, 438 bis 446, 451 - EnEV 99 bis 101, 139, 170, 210, 236, 297, 418, 816 - Entwicklung 26 - Flussdiagramm 484 - Wärmeversorgungs-Sonderform 226, 479 bis 483 - Warmwasser 184, 229, 257 Primärenergieinhalt 675, 677 bis 679, 681 bis 683 Primärenergieträger 6 Primärenergiewirkungsgrad 427 Proportionalregler 431 Pufferfassadensystem 571 Pufferraum 371, 529, 726, 727 Pufferspeicher 154, 443, 454, 455, 460, 472, 787 Pufferzone 84, 225, 593 Pultdach 349, 526 Pultdach-Haus 349 PUR 613 Putzerneuerung 108, 148, 639

Q Qualitätsüberwachung 341, 699

R Raffinerie 418 RAL Gütezeichen 195 Raumkennzahl 718, 719 Raumklima 25, 75, 573, 575, 593, 730, 785 Raumlufttechnische Anlage - Anmerkung 412 - EnEV 138, 141, 161, 251 - Gebäudedichtheit 142, 161, 277 bis 281

Stichwortverzeichnis

- Nichtwohnungsbau 186, 348 Raumtrenner 780 Rechenprogramm 518, 519 Rechtsnormqualität 195 Recyclat 685 Recycling 675 Refinanzierung 322 Regeldifferenz 431, 432 Regelungssystem 358, 788 Regelungstechnik - Anlagentechnik 174, 412, 628, 740, 796 bis 801 - EnEV 96 bis 98, 171, 959 - Nachrüsten 70 - Pumpe 789 Regenerator 822, 825 Regenfühler 599 Reglerparameter 443 Reinluftgebiet 15 Rekuperator 821, 825 Ressourcenschonendes Bauen 673 Reverenzdruckmessstelle 710 Rohrdämmschale 293 Rohr-in-Rohr-System 291 Rohrleitung - Dämmung 42, 161, 177, 282 bis 289, 661 - Optimierung 294 bis 296 - Sanierung 158, 161 - Trinkwarmw. 237, 291 bis 293 - Verteil. 420, 459, 471, 472, 790 Rohrleitungswärmeverlust 282 Rohrwärmedämmung 459 Rollladen 189, 349, 393, 573, 597 bis 599, 602, 693 Rollladenantrieb 707 Rollladenkasten 73, 76, 83, 144, 187, 272, 592, 600 bis 602, 652, 707 Rollo 568, 569, 594, 597, 599, 600

S Sachverständiger 10, 185, 194, 198, 298, 300, 301, 311, 430, 523, 659

1017

Sanitärraum 138 Satteldach 349, 855 Satteldach-Haus 349 Säuglingsheim 212 SAVE-Richtlinie 115 Schaden - Abnutzung/Fehler/Störung 344 - Atmosphäre 16 - Baukonstruktion 292 - Dämm-Maßnahme 670 - Feuerstätte 813 - Funktion 608 - Kulturdenkmal 199, 652, 668 - Lüftungseinfluß 273 - Rechenprogramm 518 - Sanierung 629, 652 - Schornstein 733, 748 bis 750 Schafwolle 615, 616 Schallschutz - Dämmstoff 609, 613 - DIN 4108: 44 - Fenster 599 - Gebäudebestand 267 - Glasfassade 570, 573 - Kennwert 534 - Kosten 588 - Luftdichtheit 542 - Lüftungsgerät 831 - Rohrleitung 288 - Sonnenschutz 602 Schaufenster 374, 651 Schaumglas 73, 613, 678 Scherentreppe 159 Schilf 615 Schimmelpilz 273, 614, 688, 842, 962 Schimmelpilzbildung 83, 85, 342, 628, 643, 644, 669, 670, 723, 961 Schimmelpilzschaden 841 Schimmelpilzsporen 709, 836 Schlagregenbelastung 666 Schornstein - Bestand 733 bis 735 - Kessel 130, 754 bis 758 - Kondensat 156, 748 bis 750

1018

- Sanierung 131, 670 - Schornsteinfeger 772 Schule 107, 212, 221, 313, 370, 607, 650, 782 Schutzschicht 216 Schwarze Ecke 273 Schwedenhaus 523 Schwefeldioxid 6 Selbstregelungseffekt 444 Sensoranordnung 443 Sichtmauerwerk 666 Sichtschutz 573 Single-Haus 345 Sitzbank 780 Smog-Gebiet 116 Software 195, 231, 518 bis 521, 703, 958, 961 Sohlplatte 187, 649 Solarabsorption 361, 540 Solarbonus 390 Solarenergie - Anlage 842 bis 854 - EnEV 280 - Fassade 627, 640 - Nutzbarkeit 43, 427 - Solarhaus 526 - Wärmegewinn 606 - Wärmespeicherung 530 - Warmwasserbereitung 763 Solarer Deckungsgrad 849 Solarhaus 2, 522, 526 Solarkollektor 197, 427, 455, 842, 843, 848 Solarpumpe 455, 467, 468 Solarschule 854 Solarspeicher 178, 454, 465 Solarstrahlung 16, 19, 137, 373, 390 bis 392, 567, 726, 843 Solartechnischer Ratschlag 1 Solarthermische Anlage 164, 455, 467 Solateur 854 Solskin 572 Sommerfall 378 Sommer-Klimaregion 87

Stichwortverzeichnis

Sondermüll 156, 674 Sonneneintragskennwert 85 bis 87, 137, 250, 728 Sonnenenergie - Gewinn 373 - Niedrigenergiebauweise 527, 529, 530, 734 - Nutzung 549, 812, 843 bis 848 - Umweltenergie 7, 110 Sonnenhaus 522 Sonnenschutz 47, 86, 88, 138, 316, 373, 389, 538, 574, 575, 597 bis 599, 602, 604, 785, 837 Sonnenschutzeinr. 373, 597 bis 599 Sonnenschutzvorrichtung 86, 88, 370, 389, 401, 603, 886, 893, 894 Sonnenstrahlung 17, 418, 623, 797 Sonnenwärmegewinn 358, 393 Sorptionsregenerator 822 Speicherfähigkeit 361, 376, 380, 396, 397, 444, 548, 787 Speichervermögen 360 Sperrschicht 216 Spitzboden 266, 276, 383, 712 Spitzenlastkessel 130, 452, 767 Spreizung 429, 459, 461, 480, 550, 788 Sprosse 248, 374, 591, 669 Spülmaschine 236, 369 Spurengas 11, 12 Stahlfenster 374 Stallung 120 Standardheizperiode 442 Standardkomponente 416 Standardprodukt 331, 441 Standfuß 178 Statiker 231 Steigstrang 434, 458, 459 Steinwolle 613, 617, 648, 678 Steuerungseinrichtung 172 Stichleitung 434, 435, 802 Stickoxid 6, 755 Stillstandsverlust 420 Stockfleck 273 Störung 342, 344, 589, 745, 746

Stichwortverzeichnis

Strahlungsangebot 114, 374, 375, 623, 625 Strahlungsintensität 13, 569, 892, 895 Strahlungsverlust 745, 746 Strang 433, 437, 791, 919, 931 Strombedarf 237, 313, 420, 423, 544, 960 Stromtarif 743, 825 Symbol 73, 74, 75, 437, 784, 909 Synergie-Fassade 572 Synergiehaus 522 Systemeigenschaft 196 Systemgrenze 75, 126, 191, 216, 286, 293, 294, 384

T Tabellenverfahren 417, 424 bis 426, 441 bis 462, 919 bis 927, 945 Tauwasserproblem 268, 574 Technologieklausel 200 Teilbeheizter Keller 246 Teilrecyclat 685 Temperaturfaktor 83, 391 Temperaturfühler 599 Temperatur-Korrekturfaktor - Erdreich 246, 247 - Ermittlung 381 bis 384 - Glasvorbau 394 - Transmissionswärmeverlust 214, 361, 396 Terrassenhaus 1 Theaternebel 706 Thermische Hülle 388, 434, 435 bis 465, 471 bis 482 Thermische Zone 727 Thermoblock 735 Thermogramm 721, 724 Thermographie 720, 722 bis 724 Thermohaut 559, 564 Thermostatventil - EnEV 165, 331 - Nachrüstung 175

1019

- Raumheizfläche 107, 210, 550, 607, 608, 774 - Regelverhalten 431 bis 433, 740, 782, 789 bis 800 - Wohnhaus 70, 283, 786 Tidenhub 110 Tierzucht 120 Toleranzgrenze 519, 520 Tordurchfahrt 147, 663 Tracergas 714, 715 Tragwerksingenieur 231 Transmissionswärmeverlust - Anbau 146, 727 - Einzelfeuerstätte 137, 813 - EnEV 81, 150, 256, 269, 361, 377, 381 bis 385 - Flächenheizung 80, 785 - Gebäudedichtheit 686, 688 - Heizsystem 394 bis 396, 841 - Koeffizient 208 bis 213, 238, 260, 298, 350 - Konstruktion 531, 540, 594 - Lüftungswärmeverlust 544, 545, 583, 688, 828 - Mindestwärmeschutz 241 - Nichtwohngebäude 212 bis 215 - Reihenhaus 240 - Spez. T. 133, 135, 258, 451 bis 453, 480, 632 - Umfassungsfläche 124, 230 - Wärmebrückeneinfluß 363, 668 Transparente Wärmedämmung 157, 256, 350, 360, 390 bis 392, 540, 567 bis 570 Traufe 567, 649 Treibhauseffekt 10 bis 13, 17 bis 20, 36, 52 Treppengeländer 780 Treppenraum 77, 361 bis 363, 383, 393, 531, 662, 773 Trinkwarmwasserbedarf 427, 926 Trinkwassererwärmung - Anlagenzusammenstellung 426, 427, 438, 631, 818 - Besteh. Geb. 627

Stichwortverzeichnis

1020

- Energiebedarf 98, 416, 418, 453 bis 455, 461, 466 bis 468, 812 - EnEV 130, 431, 445, 446 - Gerät 228, 453 bis 455 - Komfortanspruch 804, 805, 808, 809 - Solaranlage 164, 482, 483, 743 - VDI 2067: 477, 808 Trinkwasserverordnung 288 Trittschalldä. 292, 531, 577, 661 Trockner 371 Trombé-Wand 386, 540, 726 Trübungsfaktor 374 Tunnel 121 Turnhalle 397, 898 TWD 391, 392, 540, 569, 570, 640 Twinface 572

U Überhitzungsproblem 370 Überkopf-Verglasung 593, 594 Ultra-Niedrigenergiehaus 522 Umkehrdach 73, 77, 82, 581, 582 Umland 3 Umraum 3 Umwelt - Arbeitsschutz 617 - Definition 3 - EU-Richtlinie 317 - Ökologie 672, 673 - Qualifizierung 91, 347 - Schutz 3 bis 5, 28, 38, 96, 198, 578, 631, 732, 766 - Wärmequelle 763, 770, 803, 844 Unterspannbahn 580, 619, 655 Untertemperatur 779 bis 781 Unterverglasung 121

V VDE-Bestimmung 193 VDI 2067: 371, 372, 374, 422, 424, 477, 478, 782, 808, 846, 849, 956

VDI 3808: 183, 369, 417, 478, 745, 797 Verbrauch 20, 21, 27, 209, 294, 345, 422, 676, 837, 956, 958 Verbraucherverhalten 236 Verbundfenster 374, 584, 650, 669 Verdampfungswärme 753 Verdunklungsanlage 602 Vereinfachtes Verfahren 256, 360, 663, 855 Verglasungsanteil 373 Verkaufsstätte 126 Verschattung - Berücksichtigung 360, 361, 374, 392, 623 - Faktor 373, 389, 391 - Nachbargebäude 528, 843, 848 Verschlechterungsverbot 163 Versorgungsingenieur 103 Verticalstore 597 Verwaltungsgebäude 25, 125, 202, 212, 221, 226, 276, 277, 370, 372, 650, 960 Verwaltungskosten 337 Vordach 603, 604 Vorhangfassade 212, 266, 267, 320, 564, 571 bis 574, 641, 649, 663 Vorhangscheibensystem 571 Vulkan-Effekt 15

W Wahrscheinlichkeitstheorie 237 Waldsterben 35 Wandheizung 149, 150, 269 Wandlung 201 Wannenausbildung 216 Wärmeabgabe - Bürotechnik 226 - EnEV 428, 726 - Heizsystem 173, 314, 358, 376, 435, 454, 774, 778 - Innere Last 365 bis 368, 388 - Rohrleitung 283 bis 289, 293 bis 296, 459, 472

Stichwortverzeichnis

- Speicherheizgerät 813 Wärmebedarf - Ausweis 140, 150, 161, 180, 184, 299, 313, 339 - Beton-Absorber 625 - Büro-/Verw. Geb. 25 - DIN 4701: 131, 184, 378, 473, 956 - Energiesparhaus 523 bis 525 - Flächenheizung 376, 786, 787 - Geb. Bestand 158, 338, 733 - Heizflächenverriegelung 550 - Heizlast 153, 154, 424, 431, 560, 739, 956 - Solaranlage 455 - Warmwasser 235, 253, 801, 809, 854 Wärmebild 721 Wärmebrücke - Berechnung 385 - EnEV 96,97, 145, 148, 240 bis 242, 360, 958 - Flächenheizung 79 - Geb. Bestand 267, 320, 650 - Konstruktion 540 bis 542, 578, 627, 649 - Schimmelpilz 82 bis 84, 216, 589, 724 Wärmedämmgebiet 45, 47, 52 Wärmedämm-Maßnahme 199, 241, 620, 648, 661, 671 Wärmedämmverbundsystem 82, 203, 231, 537, 564 bis 570, 614, 638 bis 649, 666 Wärmedienst 336 Wärmeerzeuger - Definition 135 bis 137, 413 - Einzelheizgerät 670 - Energiebedarfsausweis 314 - EnEV 430, 454 bis 460, 518 - Entwicklung 743 - Nachrüstung 152, 321, 627 - Schornstein 748 bis 753 - Warmwasser 808, 809 Wärmemengenzähler 158

1021

Wärmepumpe - Abluft/Zuluft-WP 467, 470, 764, 814, 818, 819 - Auslegung 136, 452, 456, 457, 467, 477, 743, 766, 961 - Erdreich WP 735 bis 737, 764 - Fußbodenheizung 785 - Geb. Bestand 157 - Jahreskosten 481, 770, 815 - Massiv-Absorber 621 - Wärmemarkt 230, 232 - Warmwasser 229, 805 - Übersicht 763 bis 773, 824 bis 830 Wärmerohr 823, 824 Wärmerückgewinnung - Anlage 228, 327, 545, 635, 688, 743, 839, 840 - Anrechnung 143, 426 - Bauausführung 278, 280, 480 - EnEV 429 - Gebäudehülle 688, 743 - Lüftungsanlage 123, 164, 175, 278, 386, 412, 413, 456, 468 bis 470, 545 - Niedrigenergiehaus 524, 544, 553 - Schallschutz 736 - Warmwasser 229, 231 - Wartung 982 - Wirtschaftlichkeit 203, 252 bis 254, 323, 359, 552, 814 bis 841 Wärmeschutzverglasung 324, 335, 384, 414, 539, 592, 602 bis 607, 650, 652, 775 Wärmeschutzverordnung - Anlass/Ziel 38 bis 40 - 1.WSCHVO 44, 48 bis 50, 133 - 2.WSCHVO 51, 52, 133 - 3. WSCHVO 52 bis 66, 93 bis 95, 97, 101 bis 104, 115, 119, 125, 126, 139, 147, 207, 212, 230, 243, 250, 259 bis 261 - Wärmebedarfsausweis 632 bis 634

1022

Wärmespeicherfähigkeit 45, 88, 225, 349, 380, 395 bis 401, 538, 621 Wärme-TÜV 632 Wärmeverteilung 42, 93, 158, 175, 177, 417, 420, 422, 472, 743 Wärmezone 218, 858 Warmwasser - Anlagentechnik 801 bis 812 - Bedarf 103, 233, 235 bis 237, 358, 427, 549, 735, 828, 846, 853 - Bereiter 369, 804 - EnEV 210 bis 212, 233 bis 238 - Geb. Bestand 478 - Haushalt 32, 366 - Prozesswärme 30, 762 - Solar 848 bis 854 - Speicher 170, 290, 550, 733, 802, 803, 810, 828, 848 - Warmwasserltg. Dämmung 281 bis 285, 295 - Zirkulation 176, 550 Wartung - Begriff 341 bis 344 - Checkliste 554, 555 - Fensterpflege 585, 598, 599, 670 - Hinweis 165 - Inspektion 342, 343 - Instandhaltung 342, 343 - Lüftungsanl. 544, 551, 835 839 - Umfang 164 Waschmaschine 236, 368, 371, 804 Wasserdampf 11, 16, 18, 368, 581, 614, 686, 752, 753, 778, 821 Wasserkraftwerk 110 Weiterqualifizierung 91 Wertsteigerung 324 Wiedererwirtschaftung 328 Wind - Doppelfassade 573 - Energie 42, 110, 529 - Energieträger 418 - Fang 393, 529 - Geschwindigkeit 267, 271, 275, 365, 576, 599, 624, 685, 686, 704, 710, 717

Stichwortverzeichnis

- Luftdichtheit 272, 657, 685 bis 689, 705, 712, 723 - Richtung 128, 365, 576, 832, 833 - Staudruck 832 - Strom aus Wind 43 - Wächter 599 Windfang 393, 529 Windkraftwerk 110 Winkelbungalow 202 Winterfall 53, 378, 424 Wintergarten 151, 256, 276, 309, 327, 393, 526, 528, 540, 593, 726 bis 730 Wirtschaftlichkeit - Gebot 9, 97 bis 103, 115, 148, 206, 210, 261, 264, 319, 334, 337, 455, 523, 639, 659, 660, 816 - Untersuchung 147, 201 bis 210, 261, 639, 650 Wohnblock 352 Wohncontainer 121 Wohnfläche - Aufmessung 310 - Beleuchtung 367, 369 - DIN 277: 218 bis 223, 310 - Energiebedarf 345, 370, 371, 372, 683 - Entwicklung 106 - EnEV 132, 221, 223, 235, 309 - LBauO 596 - Mehrkosten 204, 327, 328, 559 - Miete 348 - Verordnung 309, 310 - Warmwasserbezug 235, 367, 369 Wohntrapez-Haus 522, 526 Wohnungslüftung - Anlage 469, 470, 544, 815, 817, 819 - Energiesparhaus 523 bis 526, 842 - Kosten 327 - Kontrollierte W. 278 - Lüftungsheizlast 814

Stichwortverzeichnis

- Luftwechsel 413, 429, 713, 837 - Maschinelle W. 813 bis 842 - Modellanlage 830 - Regelung 838 - Reinigung 836 - Verbund 817 - Wärmerückgewinnung 820, 839 - Wohnqualität 736

X XPS 613, 678

Z Zapfstellenbedarf 237 Zeitkonstante 397, 400, 783, 900, 912 Zeitschaltuhr 172, 599, 748, 833 Zellulosedämmstoff 613 Zentrum für Umweltbewusstes Bauen 520 Zertifizierungszeichen dena 521 Zirkulationsleistung 236 Zirkulationspumpe 68, 69, 72, 176, 177, 435, 453, 463 Zivilschutz 123 ZUB 520 Zweipunktregler 458 Zweispänner 202 Zwischeneiszeit 19

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