3.03: Kann das GEG Klimaschutz? Energiebilanz von Fenstern im GEG Erfüllungsoptionen künftiger Anforderungsniveaus und -methoden

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1 3.03: Kann das GEG Klimaschutz? Energiebilanz von Fenstern im GEG Erfüllungsoptionen künftiger Anforderungsniveaus und -methoden Dr. Stephan Schlitzberger

2 Überblick Einführung Projekthintergrund Status quo GEG Erfüllungsoptionen für das Anforderungsniveau der EnEV > baubare Referenzen Anforderungssystematik Anforderungen bzgl. Primärenergiebedarf und Qualität der Gebäudehülle Energiebilanz von Fenstern Gewinne und Verluste -> äquivalenter U-Wert Wieviel sagt der U-Wert von Fenstern über die energetische Performance aus? Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnenschutz und Blendschutz) -> Temporärer Wärmeschutz Zusammenfassung Folie 2

3 Einführung Projekthintergrund 1. Energiebilanz von Fenstern in der Gesamtbilanz 2. Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnen-/Blendschutz) im Bestand Folie 3

4 Einführung Status quo GEG / Koalitionsvertrag Auszug Koalitionsvertrag v : Wir werden [ ] die Vorschriften der EnEV, des EnergieeinsparG und des EEWärmeG in einem modernen Gebäudeenergiegesetz zusammenführen [ ]. Dabei gelten die aktuellen energetischen Anforderungen [Anforderungsniveau EnEV 2016] für Bestand und Neubau fort. [ ] Die aktuellen energetischen Anforderungen werden aus einer sog. Referenzausführung abgeleitet und sind (für Wohngebäude, Neubau) wie folgt: Primärenergiebedarf: Q p 0,75 Q p,ref spez. Transmissionswärmeverlust: H T min {H T Ref ; H T max } Ziele für das GEG: Entwicklung/Vorgabe einer baubaren Referenzausführung und Verzicht auf gebäudespezifische Maximalwerte (H T max ) Folie 4

5 Überblick Einführung Projekthintergrund Status quo GEG Erfüllungsoptionen für das Anforderungsniveau der EnEV > baubare Referenzen Anforderungssystematik Anforderungen bzgl. Primärenergiebedarf und Qualität der Gebäudehülle Energiebilanz von Fenstern Gewinne und Verluste -> äquivalenter U-Wert Wieviel sagt der U-Wert von Fenstern über die energetische Performance aus? Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnenschutz und Blendschutz) -> Temporärer Wärmeschutz Zusammenfassung Folie 5

6 Erfüllungsoptionen für das Anforderungsniveau der EnEV 2016 Entwicklung von baubaren Referenzen (Wärmeerzeuger: Gas-Brennwert) Fenster Solarthermie Lüftung U AW U Dach/OGD U unterer Abschl. Referenz 2014 baubare Referenz 1.1 baubare Referenz 1.2 baubare Referenz 2.1 baubare Referenz 2.2 U W = 1,3 g = 0,60 U W = 1,3 g = 0,60 U W = 1,3 g = 0,60 U W = 1,1 g = 0,50 U W = 1,1 g = 0,50 Trinkwasser Abluft 0,28 0,20 0,35 Trinkwasser + Heizung Trinkwasser Trinkwasser + Heizung Trinkwasser Abluft 0,15 0,13 0,25 Zu-/Abluft mit 80 % WRG 0,23 0,18 0,32 Abluft 0,17 0,15 0,27 Zu-/Abluft mit 80 % WRG 0,25 0,19 0,33 Q p,ref ,75 Q p,ref ,75 Folie 6

7 Einführung Projekthintergrund Status quo GEG Erfüllungsoptionen für das Anforderungsniveau der EnEV > baubare Referenzen Anforderungssystematik Anforderungen bzgl. Primärenergiebedarf und Qualität der Gebäudehülle Energiebilanz von Fenstern Gewinne und Verluste -> äquivalenter U-Wert Wieviel sagt der U-Wert von Fenstern über die energetische Performance aus? Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnenschutz und Blendschutz) -> Temporärer Wärmeschutz Zusammenfassung Folie 7

8 Energiebilanz von Fenstern Transmissionswärmeverluste und solare Wärmegewinne beispielhafte Auswertungen für ein EFH Es folgen Ergebnisse für ein kleines Einfamilienhaus mit unterschiedlichen Fensterflächenanteilen und folgenden Konfigurationen: 1 (baubare Referenz 1.2) Gas-Brennwert-Kessel Solarthermie: TWW Lüftung: Zu-/Abluft + WRG 2 Gas-Brennwert-Kessel Solarthermie: TWW Lüftung: Zu-/Abluft + WRG 3 Luft/Wasser Wärmepumpe Solarthermie: keine Lüftung: Abluft U W = 1,3 W/(m²K); g = 0,60 U AW = 0,23 W/(m²K) U Dach = 0,18 W/(m²K) U Boden = 0,32 W/(m²K) U W = 1,0 W/(m²K); g = 0,53 U AW = 0,23 W/(m²K) U Dach = 0,18 W/(m²K) U Boden = 0,32 W/(m²K) U W = 1,0 W/(m²K); g = 0,53 U AW = 0,28 W/(m²K) U Dach = 0,20 W/(m²K) U Boden = 0,35 W/(m²K) Fragestellungen: 1. Wie beeinflusst der Fensterflächenanteil den Primärenergiebedarf? 2. Wie beeinflusst der Fensterflächenanteil den spezifischen Transmissionswärmeverlust? Folie 8

9 Energiebilanz von Fenstern Transmissionswärmeverluste und solare Wärmegewinne beispielhafte Auswertungen für ein EFH Q p [kwh/(m²a)] H T [W/(m²K)] 85 EFH klein, Keller beheizt (Fenster mit U W = 1,3 / g = 0,60) 0, , ,30 0,20 1 Gas-Brennwertkessel Solarthermie: TWW Lüftung: Zu-/Abluft + WRG Qp HT 0,10 U W = 1,3 W/(m²K); g = 0,60 U AW = 0,23 W/(m²K) U Dach = 0,18 W/(m²K) U Boden = 0,32 W/(m²K) 35 10% 20% 30% 40% grundflächenbezogner Fensterflächenanteil f w,g 0,00 Folie 9

10 Energiebilanz von Fenstern Transmissionswärmeverluste und solare Wärmegewinne beispielhafte Auswertungen für ein EFH Q p [kwh/(m²a)] H T [W/(m²K)] 85 EFH klein, Keller beheizt (Fenster mit U W = 1,0 / g = 0,53) 0, , ,30 0,20 2 Gas-Brennwertkessel Solarthermie: TWW Lüftung: Zu-/Abluft + WRG Qp HT 0,10 U W = 1,0 W/(m²K); g = 0,53 U AW = 0,23 W/(m²K) U Dach = 0,18 W/(m²K) U Boden = 0,32 W/(m²K) 35 10% 20% 30% 40% grundflächenbezogner Fensterflächenanteil f w,g 0,00 Folie 10

11 Energiebilanz von Fenstern Transmissionswärmeverluste und solare Wärmegewinne beispielhafte Auswertungen für ein EFH Q p [kwh/(m²a)] H T [W/(m²K)] 85 EFH klein, Keller beheizt (Fenster mit U W = 1,0 / g = 0,53) 0, , ,30 0,20 3 Luft/Wasser Wärmepumpe Solarthermie: keine Lüftung: Abluft Qp HT 0,10 U W = 1,0 W/(m²K); g = 0,53 U AW = 0,28 W/(m²K) U Dach = 0,20 W/(m²K) U Boden = 0,35 W/(m²K) 35 10% 20% 30% 40% grundflächenbezogner Fensterflächenanteil f w,g 0,00 Folie 11

12 Energiebilanz von Fenstern Transmissionswärmeverluste und solare Wärmegewinne Bewertung der Ergebnisse für das EFH Die Ermittlung des Primärenergiebedarfs im Rahmen der Monatsbilanz erfolgt unter Berücksichtigung der Wärmeverluste und Wärmegewinne fossile Wärmeversorgung: automatisch Optimierung des Energiebedarfs durch Ausrichtung Bauteilqualität an Hauptanforderung regenerative Wärmeversorgung: Ausrichtung Bauteilqualität an Nebenanforderung. Nichtberücksichtigung der solaren Wärmegewinne in H T Ref kann zu Fehlinterpretationen führen! Lösungsvorschlag: Einbeziehung solarer Wärmegewinne in die Nebenanforderung durch sog. äquivalente U-Werte (U eq ) Die Verwendung äquivalenter U-Werte für Fenster würde auch für Anforderungen im Bestand (Bauteilnachweis) eine deutliche Verbesserung der Anforderungssystematik darstellen! Folie 12

13 Energiebilanz von Fenstern Transmissionswärmeverluste und solare Wärmegewinne Prinzip der äquivalenten U-Werte Ausgehend von dem U W -Wert und dem g-wert eines Fensters erfolgt die Berechnung des äquivalenten U-Wertes U W,eq wie folgt: U W,eq = U W g * S F dabei sind S F -Werte Strahlungsgewinn-Faktoren, über die nutzbare Wärmeeinträge einbezogen werden aus früheren Untersuchungen abgeleitete S F -Werte: Süd: 2,1 W/(m²K) Ost/West: 1,2 W/(m²K) Nord: 0,8 W/(m²K) und damit berechnete U eq -Werte ergeben beispielhaft die in folgender Folie dargestellten Auswertungen für eine mögliche (Neben-) Anforderungsgröße H T eq wichtiger nächster Schritt: Ermittlung neuer S F -Werte und Entwicklung Rechenvorschrift für DIN V (neu bedeutet: Einbeziehung Neigung, Wärmeschutzniveau, Bauschwere, Verschattung ) Folie 13

14 Energiebilanz von Fenstern Transmissionswärmeverluste und solare Wärmegewinne beispielhafte Auswertungen für ein EFH Q p [kwh/(m²a)] H T bzw. H T eq [W/(m²K)] 85 EFH klein, Keller beheizt (Fenster mit U W =1,0 / g = 0,53) 0, , ,30 Luft/Wasser Wärmepumpe ohne Solarthermie Lüftung: Abluft Qp HT HT eq 0,20 0,10 U W = 1,0 W/(m²K); g = 0,53 U AW = 0,28 U Dach = 0,20 U Boden = 0, % 20% 30% 40% 0,00 grundflächenbezogner Fensterflächenanteil f w,g Folie 14

15 Einführung Projekthintergrund Status quo GEG Erfüllungsoptionen für das Anforderungsniveau der EnEV > baubare Referenzen Anforderungssystematik Anforderungen bzgl. Primärenergiebedarf und Qualität der Gebäudehülle Energiebilanz von Fenstern Gewinne und Verluste -> äquivalenter U-Wert Wieviel sagt der U-Wert von Fenstern über die energetische Performance aus? Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnenschutz und Blendschutz) -> Temporärer Wärmeschutz Zusammenfassung Folie 15

16 Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnenschutz und Blendschutz) Temporärer Wärmeschutz Prinzip: Erhöhung des Wärmedurchlasswiderstands bei geschlossenem Sonnenschutz wird ein zusätzlicher Widerstand R wirksam und reduziert dadurch die Wärmeverluste im Vergleich zu dem nicht geschlossenen Zustand, bei dem nur der Widerstand des transparenten Bauteils (R tr ) wirkt. Die energetische Wirkung ist bereits nach DIN V berechenbar, im Rahmen der EnEV-Nachweisführung jedoch nicht zulässig. Folie 16

17 Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnenschutz und Blendschutz) Temporärer Wärmeschutz Beispiel: Rollladen oder Wabenplissee mit R = 0,30 m²k/w: Quelle: Quelle: Altbaufenster U tr = 2,8 W/(m²K) U tr,sh = 1,5 W/(m²K) U tr,eff = 2,0 W/(m²K) - 46 % - 29 % Neubaufenster U tr = 1,3 W/(m²K) U tr,sh = 0,94 W/(m²K) U tr,eff = 1,1 W/(m²K) - 28 % - 15 % Die Werte für U tr und U tr,sh gelten nur für den stationären Zustand! U tr,eff gilt für Aktivierung von Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang Folie 17

18 Energiebilanz von Fenstern mit Abschlüssen (Sonnenschutz und Blendschutz) Hochrechnung der Einsparpotenziale für Deutschland Einfluss des temporären Wärmeschutzes im Bestand Einsparpotenzial von 5 % bei R = 0,30 m²k/w entspricht ca. 22 TWh/a Heizenergie (Endenergie) bzw. mehr als 5 Mio. Tonnen CO 2 -Emissionen pro Jahr hier unterstellt: Aktivierung Sonnenschutz von Sonnenuntergang bis Sonnenaufgang! (Automatisierung!) Folie 18

19 Zusammenfassung Kann das GEG Klimaschutz? Ja! Es könnte aber noch besser, wenn die Wärmegewinne über transparente Bauteile in die Nebenanforderung (H T eq ) einbezogen werden! die Anforderungen im Bestand (U eq ) die solaren Wärmegewinne berücksichtigen! der Ansatz eines temporären Wärmeschutzes (mindestens für automatisch gesteuerte Anlagen) im öffentlich-rechtlichen Nachweis zulässig ist! Folie 19

20 Vielen Dank an unsere Partner und Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit! Folie 20

21 Ein Vortrag im Rahmen der Diese Seite darf nicht entfernt werden. Für die in diesen Unterlagen bereit gestellten Informationen kann keine Haftung übernommen werden. Die Verantwortung für die Inhalte in diesem Vortrag, auch urheberrechtlicher Natur, liegen bei der Referentin/dem Referent. Bei Fragen oder Ansprüchen kontaktieren Sie diese bitte direkt. Eine kommerzielle Weiterverbreitung darf nur nach schriftlicher Genehmigung der Rechteinhaberin erfolgen Referent(in) / Veranstalter(in) Die Leitveranstaltung der Energiewende in Deutschland fand in 2018 vom 07. bis zum 09. Mai im Ludwig Erhard Haus in Berlin statt. Weitere Informationen und viele Vortragsunterlagen zu über 350 Vorträgen aus 57 Veranstaltungen im Rahmen der Berliner ENERGIETAGE 2018 finden Sie unter