Neue Ergebnisse Energieeffiziente Gebäude. Ingrid Vogler. 1. Allgemeines. Energieeinsparverordnung als öffentlich-rechtliche Vorgabe festgelegt.

Transkript

1 Neue Ergebnisse Energieeffiziente Gebäude Ingrid Vogler 1. Allgemeines Unsere Gebäude sollen im Winter innen warm und das Duschwasser im ganzen Jahr heiß sein. Für beides wird Energie benötigt, und zwar zur Zeit 26% des gesamten Endenergieverbrauchs der Bundesrepublik Deutschland [1]. Weitere große Anteile am Endenergiebedarf entfallen auf die industrielle Prozesswärme mit 17% und die mechanische Energie für den Verkehr mit 29%. % des Endenergiebedarfs Energieeinsparverordnung als öffentlich-rechtliche Vorgabe festgelegt. 2. Kennzeichnung energieeffizienter Gebäude Für Gebäude, deren Energieeffizienz besser ist, als der Neubaustandard, existiert eine Vielzahl von Begriffen. Nach eigenen Auswertungen können die geläufigsten Begriffe wie folgt in Reihenfolge in steigender Energieeffizienz geordnet werden: Niedrigenergiehaus KfW-Energiesparhaus 60 3-Liter-Haus Passivhaus (KfW-Energiesparhaus 40) Nullheizenergiehaus Nullenergiehaus (energieautarkes Haus). Für diese Begriffe existieren Definitionen, die allerdings nicht immer einheitlich sind. Warmasser mechanische Energie Beleuchtung Verkehr Haushalte Kleinverbraucher Industrie Heizwärmebedarf Abb. 1: Aufteilung des Endenergieverbrauchs in Deutschland 2000 nach [1] Ein Gebäude ist dann energieeffizient, wenn der Bedarf an Wärme möglichst gering ist und die Bereitstellung der Wärme mit einem hohen Nutzungsgrad der Energie erfolgt. Energieeffizienz ist dabei keine absolute Größe, sondern eher ein Vergleichswert. Betrachtet man zwei Gebäude, so ist das eine z.b. energieeffizienter als das andere. Gleichwohl wird mit dem Begriff Energieeffizienz eine Mindestqualität verbunden, die üblicherweise beim Neubaustandard angesetzt wird. Zur Zeit wird der energetische Neubaustandard durch die kwh/(m² a) Niedrigenergiehaus Energiesparhaus 60 Haus 3-Liter- (Celle) fossiler Primärenergiebedarf (Heizung, Warmwasserbereitung, Antriebe) Passivhaus Nullheizenergiehaus Abb. 2: Anhalts-Werte für den Heizwärme- und den Primärenergiebedarf verschiedener energiesparender Gebäudemodelle. Die Werte können im Einzelfall auch abweichen, z.b. in Abhängigkeit von der Einbindung regenerativer Energien. 1

2 Die ersten Niedrigenergiehäuser entstanden bereits in den achtziger bzw. Anfang der neunziger Jahre, z.b. in den Demonstrationsprojekten Landstuhl und Heidenheim. In Heidenheim wurden Energieverbrauchskennwerte von 36 bis 54 kwh/ (m² a) gemessen [17]. Inzwischen werden Niedrigenergiehäuser standardmäßig auf dem Markt angeboten und ihre Wirtschaftlichkeit ist nachgewiesen. In [17] werden für 1998 Mehrkosten für die Errichtung mit ca bis DM (4090 bis ) angegeben. Heute sind im Vergleich verschiedener Hausangebote Mehrkosten für darunter befindliche Niedrigenergiehäuser kaum festzustellen. Eine verbindliche oder auch nur einheitliche Definition des Niedrigenergiehauses existiert nicht. Üblicherweise wurden bisher sowohl Gebäude so bezeichnet, die einen Heizwärmebedarf von weniger als 70 kwh/(m² a) hatten, als auch Gebäude, die den zulässigen Heizwärmebedarf nach der 3. Wärmeschutzverordnung (Bauantrag zwischen August 1995 und Februar 2002) um 25% unterschritten. Da die Bezeichnung nicht geschützt ist, konnte und kann aber auch jedes beliebige Gebäude als Niedrigenergiehaus bezeichnet werden. Inzwischen wird ein Gütezeichen für Niedrigenergiehäuser [5] vergeben, mit dem Anforderungen nachvollziehbar beschrieben werden. Als Merkmale eines Niedrigenergiehauses gelten heute entsprechend [2], [5], [6] - sehr guter Wärmeschutz der Außenbauteile (Einhaltung von 70% der Nebenanforderung der EnEV an den mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten) - Minimierung von geometrischen Wärmebrücken (wenig Fassadenvorsprünge, geringe Gebäudegliederung, keine Winkel <90 ) - Vermeidung konstruktiver Wärmebrücken (z.b. Verwendung von Dämmelementen am Wandfußpunkt an der Kellerdecke/Bodenplatte, thermische getrennte Balkonplatten oder selbständige Stützkonstruktion vor der Außenwand,Rollladenkasten nur vor der Dämmebene, Blendrahmenüberdeckung an Fenster- und Türanschlüssen durch WDVS) - nachgewiesene Luftdichtheit Abb. 4: Nachweis der Luftdichtheit mittels Blower-Door Differenzdruckverfahren - Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung Abb. 5: Schema einer Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung in einem Einfamilienhaus - Energieversorgung durch Brennwerttechnik oder Kraft-Wärme-Kopplung - passive und aktive Solarenergienutzung. Abb. 3: Beispiel für guten Wärmeschutz (hier 14 cm Dämmung) und minimierte Wärmebrücke am Fensteranschluss Abb. 6: Solarenergienutzung: thermische Solaranlage erzeugt ca. 50 % der jährlich zur Wassererwärmung benötigten Energie 2

3 Zur Errichtung eines Niedrigenergiehauses und um so mehr auch der im Weiteren beschriebenen energieeffizienten Gebäude - gehört unbedingt auch die Qualitätskontrolle auf der Baustelle. Eine gründliche Dokumentation, z.b. über einen Gebäudepass oder eine Hausakte [18], fasst die wichtigsten Dokumente und Daten des Gebäudes zusammen und macht damit Planung, Konstruktion und Ausbau transparent. Abb. 7: Deckblatt der Hausakte, herausgegeben vom Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen Weitere Informationen zum Niedrigenergiehaus finden Sie in [3], [4]. Das KfW - Energiesparhaus 60 weist einen deutlich unter den gesetzlichen Anforderungen liegenden Primärenergiebedarf von 60 kwh/ (m² a) auf. In dem Primärenergiebedarf ist auch der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung enthalten. Die energetischen Anforderungen an ein Energiesparhaus 60 sind damit bereits sehr hoch. Für ein freistehendes Einfamilienhaus sind zur Umsetzung neben einem besonders guten Wärmeschutz (z.b. Außenwand 20 bis 30 cm Dämmstoff), einer hohen Luftdichtheit der Gebäudehülle und einer Minimierung von Wärmebrückenverlusten auch der Einsatz entweder einer Dreischeibenverglasung oder einer Lüftungsanlage mit 80% Wärmerückgewinnung bzw. von Solarkollektoren zur Warmwasserbereitung notwendig. Das KfW - Energiesparhaus 40 entspricht mit 40 kwh/(m² a) Primärenergiebedarf einem Passivhaus. Auch hier ist im Primärenergiebedarf der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung bereits enthalten. Beim Passivhaus ist der Wärmeverlust durch eine kompakte Bauweise und eine wärmebrückenfreie, luftdichte und supergedämmte Gebäudehülle sowie dreifachverglaste Fenster mit speziell gedämmten Rahmen stark verringert. Gleichzeitig wird ein großer Teil des Wärmebedarfs durch die solaren Gewinne der Fenster (große Südfenster, minimale Fensterflächen nach Nord) und durch die Wärmeabgabe von Personen und Geräten gedeckt. Im Ergebnis kann die Beheizung allein durch ein Lüftungssystem, ergänzt um die Wärmerückgewinnung aus der Abluft, erfolgen. Ein Heizungssystem auf Warmwasserbasis also Verteilleitungen und Heizkörper oder Fußbodenheizung ist nicht mehr notwendig. Ein Teil der Mehrkosten für die hervorragende Dämmung des Passivhauses kann dadurch ausgeglichen werden, dass ein Wasserheizungssystem entfällt. Zahlreiche Untersuchungen belegen, dass die Bewohner im Passivhaus auf Grund der hohen Behaglichkeit, der Luftqualität und der niedrigen Energiekosten sehr zufrieden sind. Bedacht werden muss allerdings, dass die Errichtung eines Passivhauses hohe Anforderungen an die Planung und Ausführung stellt. Ein Zertifikat Qualitätsgeprüftes Passivhaus wird durch das Passivhaus-Institut vergeben. Weitere Informationen finden sich unter [14] und [15]. Für die Errichtung oder den Kauf eines Energiesparhauses 60 oder eines Energiesparhauses 40 vergibt die KfW zinsgünstige Kredite im KfW-Programm zur CO 2 -Minderung. Weitere Informationen finden sich unter [16]. Der Begriff 3-Liter-Haus suggeriert, dass zur Beheizung des Gebäudes pro Quadratmeter Wohnfläche jährlich nur der Energieinhalt von 3 Liter Öl, also 30 kwh/(m² a) notwendig sind. In der Praxis werden die 3 Liter jedoch ganz unterschiedlich interpretiert: 3-Liter-Haus kann sich auf die Endenergie beziehen (Verbrauch 30 kwh/(m²a)), wird aber auch dem Heizwärmebedarf von 30 kwh/(m² a), also der Nutzenergie zugeordnet (die Verluste der Heizungsanlage müssen noch hinzugerechnet werden, Verbrauch also ca. 35 kwh/(m² a)), In den Heizwärmebedarf kann eine Wärmerückgewinnung eingerechnet sein (der bauliche Wärmeschutz ist in diesem Fall geringer), 3

4 sie muss es aber nicht (besserer baulicher Wärmeschutz), 3-Liter-Haus kann sich sogar auf den Primärenergiebedarf beziehen und zusätzlich die elektrische Hilfsenergie für die Heizungs- und Lüftungsanlage (Ventilatoren, Pumpen) einbeziehen (sehr anspruchsvolles Gesamtkonzept, Verbrauch für Raumwärme ca. 25 kwh/(m² a)). Insofern kann einem 3-Liter-Haus ein ganz unterschiedlicher Wärmeschutz des Gebäudes zu Grunde liegen und folglich ein ganz unterschiedlicher Energiebedarf entstehen. Der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung ist im Allgemeinen in den 3-Litern nicht enthalten. Beispiele sind das 3-Liter-Haus in Ludwigshafen als Mehrfamilienhaus mit einem (End-) Energiebedarf von 30 kwh/(m² a), d.h. äquivalent 3-Liter-Öl [12] und die 3-Liter-Häuser in Celle, mit einem Primärenergiebedarf inklusive Hilfsenergien von 34 kwh/(m² a) [13]. Das Nullheizenergiehaus schließt den Einsatz fossiler Brennstoffe für die Beheizung aus (Raumwärme 0 kwh/(m² a)). Ein Nullheizenergiehaus wird nur durch Sonnenenergienutzung und interne Wärmegewinne beheizt. Der Baukörper ist gewöhnlich sehr kompakt und hervorragend gedämmt. Es erfordert in der Winterzeit einen bewussten und disziplinierten Umgang mit der Raumtemperatur. Insbesondere muss der Wärmeverlust durch Lüften möglichst klein gehalten werden. Nullheizenergiehäuser wurden bereits gebaut. Gebaute Beispiele befinden sich z.b. in Berlin [10] oder der Passivhaussiedlung Darmstadt-Kranichstein [11]. Der Aufwand, um vom Passivhaus zum Nullheizenergiehaus zu gelangen, ist jedoch sehr hoch und zur Zeit nicht wirtschaftlich. Ein Nullenergiehaus ist energieautark, d.h. es bezieht keinerlei Energie von außen, weder Strom noch Wärme. Es wurde in Deutschland bisher ein einziges Haus errichtet. Standort ist Freiburg i.b.. Das Haus wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes zu Beginn der 90er Jahre erstellt. Die Energiebezugsquellen sind Solarkollektoren (Wärme), Photovoltaik (Strom) bzw. im Winter eine Brennstoffzelle, die den im Sommer erzeugten Wasserstoff verbrennt. Der hohe wirtschaftliche und technische Aufwand zur Errichtung eines Hauses ohne Energieversorgung von außen steht jedoch der Verbreitung des energieautarken Hauses entgegen. Auch führt die Ökobilanz - also die ökologische Bewertung eines Produktes über die gesamte Lebensdauer von seiner Herstellung bis zur Entsorgung oder dem Recycling - gegenüber den anderen energetischen Standards zu höherer ökologischer Belastung. Abb. 8: Nullheizenergiehaus in Berlin-Spandau, Weinmeisterhornweg [10] 3. Vorsicht bei Werbung Energieeinsparung ist inzwischen auch ein Argument für die Werbung geworden. Um die energetische Qualität von Gebäuden hervorzuheben, findet man in der Werbung eine Vielzahl von Begriffen, wie: CO 2 -Sparhaus Energiehaus Energiesparhaus Plus Fast-Nullenergiehaus Hybridhaus Minimalenergiehaus Niedrigentropiehaus Niedrigstenergiehaus Ökohaus Övolutionshaus Plusenergiehaus Solarhaus Synergiehaus Ultra-Niedrigenergiehaus Wärme-Gewinnhaus. Da diese Begriffe nicht definiert sind und im Allgemeinen nicht mit weiteren Angaben versehen werden, ist bei ihrer Beurteilung Vorsicht angeraten. Sicher befinden sich unter den Angeboten energieeffiziente Gebäude, doch im Detail lässt sich dies erst anhand zusätzlicher Informationen zum Wärmeschutz und der eingesetzten Anlagentechnik beurteilen. Beispielsweise hat ein wie folgt beschriebenes 0-Energie-Haus nichts mit dem oben beschriebenen Nullenergiehaus zu tun: Das Prinzip 0-Energie-Haus bedeutet, dass der Wärmeverlust des Hauses durch die hervorragende Dämmung so gering ist, dass durch die inneren und solaren Wärmegewinne und ein Wärmerückgewinnungssystem in der Zu- und Abluftanlage ein Ausgleich erreicht wird, sofern die Außentemperatur nicht unter 0 C abfällt. 4

5 4. Einschätzung eines Gebäudes anhand des vorliegenden Energiebedarfsausweises Seitdem die Energieeinsparverordnung in Kraft ist, muss für jedes neue Gebäude der Primärenergiebedarf ermittelt werden. Dieser Wert eignet sich sehr gut, um das energetische Niveau eines angebotenen Gebäudes einzuschätzen. Welche Faktoren im Detail eine Rolle spielen, wurde bereits vorab unter dem Begriff Niedrigenergiehaus beschrieben. Lassen Sie sich für ein angebotenes Gebäude den Energiebedarfsausweis nach Energieeinsparverordnung vorlegen oder besser aushändigen. In diesem Ausweis sind der maximal zulässige und der für das Gebäude berechnete Primärenergiebedarf dargestellt. Weiter ist eine Nebenanforderung enthalten ( spezifischer, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogener Transmissionswärmeverlust ), die ein Maß für den Wärmeschutz des Gebäudes ist. Anhand dieser beiden Größen kann im Verhältnis zur gesetzlichen Mindestanforderung das Gebäude grob eingeschätzt werden (siehe Tabelle). Primärenergiebedarf und Nebenanforderung nach EnEV Einschätzung der energetischen Qualität Primärenergiebedarf erfüllt die Anforderung gerade und Nebenanforderung wird gerade eingehalten Das Gebäude insgesamt erfüllt die heutigen Mindestanforderungen. Der Wärmeschutz entspricht dem seit 1995 Üblichen. Das Gebäude weist eine besonders energieeffiziente Heizungsanlage auf. Primärenergiebedarf erfüllt die Anforderung gerade und Nebenanforderung wird um 30% unterschritten Das Gebäude insgesamt erfüllt die heutigen Mindestanforderungen. Der Wärmeschutz entspricht einem Niedrigenergiehaus. Die Heizungsanlage entspricht einem durchschnittlichen Niveau. Primärenergiebedarf wird um ca. 40% unterschritten, Nebenanforderung wird um 30% unterschritten Das Gebäude insgesamt ist effizienter als durch die gesetzliche Anforderung vorgeschrieben. Der Wärmeschutz entspricht einem Niedrigenergiehaus. Das Gebäude wird über eine besonders energieeffiziente Heizungsanlage versorgt (ggf. unter Einbeziehung von Solarenergie oder einer Wärmerückgewinnung). Primärenergiebedarf!"60 kwh/(m²a) Das Gebäude kann die Förderung des KfW-Energiesparhaus 60 erhalten. Primärenergiebedarf!"40 kwh/(m²a) Das Gebäude kann die Förderung des KfW-Energiesparhaus 40 erhalten (Passivhaus). 5

6 5. Weiterführende Literatur [1] Energieverbrauch in Deutschland 2000; VDEW [2] Ein- und Mehrfamilienhäuser in Niedrigenergiebauart richtig bauen richtig nutzen. Herausgegeben vom Niedersächsisches Ministerium für Frauen, Arbeit und Soziales, Hannover 1999 [3] Das Niedrigenergiehaus. ASEW Arbeitsgemeinschaft kommunaler Versorgungsunternehmen zur Förderung rationeller, sparsamer und umweltschonender Energieverwendung und rationeller Wasserverwendung im im VKU, Köln [4] Niedrigenergiehaus: Heizung, Warmwasser und Lüftung. ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.v. [5] Güte- und Prüfbestimmungen für die Planung und Bauausführung von Häusern in Niedrigenergiebauweise. Gütegemeinschaft Niedrigenergie-Häuser e.v., Detmold downloads.html [6] Niedrigenergiehäuser. Information für Bauinteressenten und Planer. Ministerium der Finanzen Rheinland Pfalz, Mainz [7] Erfahrungen mit Niedrigenergiehäusern; BINE-Profi-Info 1/99 [8] Baupraxis Niedrigenergie-Häuser in NRW (2000); Abschlußbericht Wissenschaftliche Begleituntersuchung von 31 Niedrigenergie-Häusern in NRW Forschungsprojekt der AG Solar NRW, gefördert durch das Ministerium für Schule und Weiterbildung, Wissenschaft und Forschung NRW ( ) [9] 30 Niedrigenergiehäuser in Hessen, IMPULS-Programm Hessen. Erhältlich auf Disketten oder als CD-ROM über [10] [11] [12] 3liter/story.htm [13] [14] [15] [16] Kreditprogramme/KfW-Formularsammlung/Merkblätter) [17] Erhorn, Hans: Nullheizenergiehäuser marktreif - auch marktgängig? Bauphysik. Jg.20 (1998), Nr.3, S [18] Hausakte. Für den Neubau von Einfamilienhäusern; Herausgegeben vom Bundesministerium für Verkehr, Bauund Wohnungswesen, Berlin sowie Ansprechpartner: Dipl.-Phys. Ingrid Vogler Tel.: (030) vogler@iemb.de Institut für Erhaltung und Modernisierung von Bauwerken e.v. an der TU Berlin Salzufer 14, Berlin Tel.: 030/ zentrale@iemb.de Fax: 030/ ,851 Internet: 6