EnEV & KfW. - Wirtschaftliche Nachweisführung - Dr.-Ing. Kai Schild. Meschede Dortmund ENOTherm Institut für Energieoptimiertes Bauen

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1 EnEV & KfW - Wirtschaftliche Nachweisführung - Dr.-Ing. Kai Schild 1

2 Nachweissystematik der Energieeinsparverordnung 2009 (und 2014) Nicht gekühlte Wohngebäude Wohngeb. + Nichtwohngebäude Neubau Bestand Neubau Bestand Rechenkern Modellgebäudeverfahren DIN V DIN V / -12 / PAS 1027 DIN V Anforderungen obligatorisch H T + Q P (Ref.-gebäudeverfahren) U max + Q P (Ref.-gebäudeverfahren) Ausweistyp bedarfsbasiert bedarfsbasiert verbrauchsbas. bedarfsbasiert verbrauchsbas. 2

3 Ermittlung des Primärenergie-Anforderungswertes 1. Schritt: Berechnung des Referenzgebäudes 2. Schritt: Berechnung des IST-Gebäudes Q P,Ref Q P 3

4 Referenzausführung - Gebäudehülle (Wohngebäude) Außenwand Bauteil gegen Erdreich/ gegen unbeheizte Räume Dach / Wand gegen Abseite / oberste Geschossdecke Lichtkuppel Fenster Dachflächenfenster Außentür Wärmebrücken U = 0,28 W/(m²K) U = 0,35 W/(m²K) U = 0,20 W/(m²K) U = 2,70 W/(m²K) U = 1,30 W/(m²K) U = 1,40 W/(m²K) U = 1,80 W/(m²K) U WB = 0,05 W/(m²K) 4

5 Referenzausführung - Luftdichtheit Luftdichtheit luftdichtheitsgeprüft gemäß DIN V bzw. Kategorie I gemäß DIN V , Tab. 4 Anmerkungen: Kategorie I: Einhaltung der Anforderung an die Gebäudedichtheit nach DIN : , 4.4 (d. h., eine Dichtheitsprüfung wird nach Fertigstellung durchgeführt) Einzuhaltende Anforderung an die Gebäudedichtheit: a) Gebäude ohne raumlufttechnische Anlage: n 50 3 h -1 ) b) Gebäude mit raumlufttechnischer Anlage: n 50 1,5 h -1 ) Bemessungswerte n 50 für den Infiltrationsluftwechsel (nur DIN V 18599): a) Messwert aus Luftdichtheitsprüfung b) Standardwerte aus DIN V , Tab. 4 5

6 Referenzausführung - Heizung (Wohngebäude) Erzeugung Verteilung Übergabe Öl-Brennwertkessel verbessert, 500 m²: innerhalb thermischer Hülle > 500 m²: außerhalb thermischer Hülle Zweirohrnetz, 55 /45, innen liegende Verteilleitungen im beheizten Bereich, innen liegende Steigstränge, innen liegende Anbindeleitungen, hydraulisch abgeglichen, Δp konstant, Pumpe auf Bedarf ausgelegt freie Heizflächen an der Außenwand, 1K-Regler 6

7 Referenzausführung - Trinkwarmwasser (Wohngebäude) Erzeugung Solaranlage nach DIN V bzw. DIN V , Flachkollektor, Restbedarf über den Wärmeerzeuger der Heizung Speicherung Verteilung indirekt beheizter Speicher (stehend), Aufstellung wie Wärmeerzeuger Verteilung innen liegend, mit Zirkulation, Δp konstant, Pumpe auf Bedarf ausgelegt 7

8 Referenzausführung - Lüftung (Wohngebäude) Anlagentyp Ventilator Steuerung Zentrale Abluftanlage geregelt, DC (Gleichstrom) bedarfsgeführt 8

9 Mindestqualität der Gebäudehülle (Wohngebäude) Gebäudetyp Maximaler spez. Transmissionswärmeverlust H T in W/(m²K) Freistehende Wohngebäude Einseitig angebaute Wohngebäude mit A N 350 m² A N 350 m² 0,40 A N > 350 m² 0,50 0,45 Zweiseitig angebaute Wohngebäude mit A N 350 m² 0,65 Erweiterung und Ausbau von Wohngebäuden 0,65 Alle anderen Wohngebäude 0,65 9

10 Mindestqualität der Gebäudehülle (Wohngebäude) Aus der Begründung zum internen Entwurf der EnEV 2014 von März 2012: Die gegenwärtig geltende, nach Gebäudetypen differenzierende Regelung hat sich als nicht hinreichend praktikabel erwiesen. 10

11 Gedankenspiel: Welcher U-Wert wird für H T,erf benötigt? EFH, A AW / A ges = 0,4 MFH, A AW / A ges = 0,6 GMH, A AW / A ges = 0,8 U w = 1,3 W/(m²K) U w = 0,9 W/(m²K) Mit Grenzwerten für freistehende Gebäude berechnet! Gilt für wärmebrückenfreie Ausführung! 11

12 Anforderungssystematik KfW-Effizienzhaus Bezeichnung Anforderung KfW Effizienzhaus 70 vorh.q P 70% Q P,Ref.-EnEV2009 vorh. H T 85% H T,Ref.-EnEV2009 KfW Effizienzhaus 55 vorh.q P 55% Q P,Ref.-EnEV2009 vorh. H T 70% H T,Ref.-EnEV2009 KfW Effizienzhaus 40 vorh.q P 40% Q P,Ref.-EnEV2009 vorh. H T 55% H T,Ref.-EnEV2009 KfW Effizienzhaus 55 als Passivhaus vorh.q P 40 kwh(m²a) Gebäudenutzfläche A N vorh.q H 15 kwh(m²a) Wohnfläche A WO KfW Effizienzhaus 40 als Passivhaus vorh.q P 30 kwh(m²a) Gebäudenutzfläche A N vorh.q H 15 kwh(m²a) Wohnfläche A WO 12

13 Nachweisgrößen: EnEV KfW-Effizienzhaus Kriterium EnEV KfW-Effizienzhaus Gebäudehülle vorh.h T H T,max vorh.h T H T,Ref. Gesamteffizienz vorh.q P Q P,Ref. vorh. Q P Q P,Ref. EnEV eher primärenergiebezogen (Anlagentechnik + Luftdichtheit maßgebend) KfW eher hüllflächenbezogen (Wärmedämmung + -brücken maßgebend) WICHTIG: Q P,Ref, EnEV Q P,Ref, KfW! 13

14 Bodenplatte Dach Wand ENOTherm Gedankenspiel: Gebäudehülle KfW-Effizienzhaus Bauteil EnEV KfW 70 KfW 55 KfW 40 0,1 U in W/(m²K) d 035 in cm 14 U in W/(m²K) d 035 in cm 17 U in W/(m²K) d 035 in cm U in W/(m²K) 0,05 0, , , , , ,05 0, , , , , ,05 0,35 9 0, , , d 035 in cm Fenster 1,3 1,1 0,9 0,7 14

15 Beispiel-EFH: Von der EnEV zum KfW-Effizienzhaus 15

16 Beispiel-EFH: Ausführung EnEV Kenngrößen Q p,ist in kwh/(m²a) Q p,ref in kwh/(m²a) Unterschreitung in % Gebäudeheizlast in kw 102,3 106,4 3,9 ~ 6 H T,IST in W/(m²K) H T, max H T,Ref Unterschreitung in % Mehrkosten in 0,38 0,40 0,36 5,0 % -5,0 % - Gebäudehülle Gebäudetechnik Bodenplatte: cm WLG 035 Heizung: BW-Kessel, Radiatoren, 1 K-Regler Außenwand: 10 cm WLG 035 Fenster: U W = 1,5 W/(m²K) Trinkwarmwasser: BW-Kessel, Solarthermie, bivalenter Speicher, keine Zirkulation Dach/Kehlbalkenlage: 16 cm WLG 035 Wärmebrücken: U WB = 0,03 W/(m²K) Lüftung: freie Lüftung Luftdichtheitstest: ja 16

17 Beispiel-EFH: Ausführung KfW 70 (Var.1 Gebäudehülle) Kenngrößen Q p,ist in kwh/(m²a) Q p,ref in kwh/(m²a) Unterschreitung in % Gebäudeheizlast in kw 73,3 106,4 31,1 ~ 4,5 H T,IST in W/(m²K) H T, max H T,Ref Unterschreitung in % Mehrkosten (EnEV) in 0,23 0,40 0,36 42,5 % 36,1 % Gebäudehülle Gebäudetechnik Bodenplatte: cm WLG 035 Heizung: BW-Kessel, Radiatoren, 1 K-Regler Außenwand: 20 cm WLG 035 Fenster: U W = 1,0 W/(m²K) Trinkwarmwasser: BW-Kessel, Solarthermie, bivalenter Speicher, keine Zirkulation Dach/Kehlbalkenlage: 24 cm WLG 035 Wärmebrücken: U WB = 0,01 W/(m²K) Lüftung: freie Lüftung Luftdichtheitstest: ja 17

18 Beispiel-EFH: Ausführung KfW 70 (Var.2 mech. Lüftung) Kenngrößen Q p,ist in kwh/(m²a) Q p,ref in kwh/(m²a) Unterschreitung in % Gebäudeheizlast in kw 70,1 106,4 34,2 ~ 4 H T,IST in W/(m²K) H T, max H T,Ref Unterschreitung in % Mehrkosten (EnEV) in 0,30 0,40 0,36 25,0 % 16,7 % Gebäudehülle Gebäudetechnik Bodenplatte: cm WLG 035 Heizung: BW-Kessel, Radiatoren, 1 K-Regler Außenwand: 16 cm WLG 035 Fenster: U W = 1,5 W/(m²K) Trinkwarmwasser: BW-Kessel, Solarthermie, bivalenter Speicher, keine Zirkulation Dach/Kehlbalkenlage: 16 cm WLG 035 Wärmebrücken: U WB = 0,01 W/(m²K) Lüftung: zentrale Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung > 60 % Luftdichtheitstest: ja 18

19 Beispiel-EFH: Ausführung KfW 55 Kenngrößen Q p,ist in kwh/(m²a) Q p,ref in kwh/(m²a) Unterschreitung in % Gebäudeheizlast in kw 55,8 106,4 47,6 % ~ 3,5 H T,IST in W/(m²K) H T, max H T,Ref Unterschreitung in % Mehrkosten (EnEV) in 0,25 0,40 0,36 37,5 % 30,6 % Gebäudehülle Gebäudetechnik Bodenplatte: cm WLG 035 Heizung: BW-Kessel, Radiatoren, 1 K-Regler Außenwand: 18 cm WLG 035 Fenster: U W = 1,1 W/(m²K) Trinkwarmwasser: BW-Kessel, Solarthermie, bivalenter Speicher, keine Zirkulation Dach/Kehlbalkenlage: 18 cm WLG 035 Wärmebrücken: U WB = 0,01 W/(m²K) Lüftung: zentrale Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung > 80 % Luftdichtheitstest: ja 19

20 Beispiel-EFH: Ausführung KfW 40 Kenngrößen Q p,ist in kwh/(m²a) Q p,ref in kwh/(m²a) Unterschreitung in % Gebäudeheizlast in kw 42,5 106,4 60,0 % ~ 2,8 H T,IST in W/(m²K) H T, max H T,Ref Unterschreitung in % Mehrkosten (EnEV) in 0,19 0,40 0,36 52,5 % 47,2 % Gebäudehülle Gebäudetechnik Bodenplatte: cm WLG 035 Heizung: BW-Kessel, Radiatoren, 1 K-Regler Außenwand: 20 cm WLG 035 Fenster: U W = 0,8 W/(m²K) Trinkwarmwasser: BW-Kessel, Solarthermie, bivalenter Speicher, keine Zirkulation Dach/Kehlbalkenlage: 30 cm WLG 035 Wärmebrücken: U WB = 0,00 W/(m²K) Lüftung: zentrale Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung > 80 %, Erdreich-Zuluft- Luftdichtheitstest: ja Wärmeübertrager 20

21 Beispiel-EFH: Ausführung Nullenergiehaus Kenngrößen Q p,ist in kwh/(m²a) Q p,ref in kwh/(m²a) Unterschreitung in % Gebäudeheizlast in kw ~ 0 106,4 ~100 % ~ 2,8 H T,IST in W/(m²K) H T, max H T,Ref Unterschreitung in % Mehrkosten (EnEV) in 0,19 0,40 0,36 52,5 % 47,2 % Gebäudehülle Gebäudetechnik Bodenplatte: cm WLG 035 Heizung: Abluft-Wärmepumpe, Pufferspeicher, Fußbodenheizung, PI-Regler Außenwand: 20 cm WLG 035 zzgl. 30 m² PV-Anlage Fenster: U W = 0,8 W/(m²K) Trinkwarmwasser: Abluft-Wärmepumpe + Zusatzheizer, Solarthermie, bivalenter Speicher, Dach/Kehlbalkenlage: 30 cm WLG 035 keine Zirkulation Wärmebrücken: U WB = 0,00 W/(m²K) Lüftung: zentrale Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung > 80 %, Erdreich-Zuluft- Luftdichtheitstest: ja Wärmeübertrager 21

22 Checkliste der Zusatzleistungen für KfW-Effizienzhäuser 22

23 1. Erfüllung des EEWärmeG durch Einsatz erneuerbarer Energien Wärmequelle Mindestanteil Sonstige Anforderungen Solare Strahlungsenergie (1) 15 % Siegel: Solar Keymark Geothermie 50 % Effizienz-Anforderungen Umweltwärme 50 % Effizienz-Anforderungen feste Biomasse 50 % Effizienz-Anforderungen gasförmige Biomasse 30 % flüssige Biomasse 50 % Einsatz nur in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Moderne Heizkessel Nachhaltigkeitskriterien 23

24 2. Erfüllung des EEWärmeG durch Ersatzmaßnahmen Ersatzmaßnahme Bedingung KWK fossil Nah-/Fernwärme Energieeffizienz 50 % Deckungsanteil Fernwärmenetz mit Anteil 50 % aus EE, Abwärme oder KWK 15 % Unterschreitung der EnEV bei Jahres- Primärenergiebedarf und Gebäudehülle EEWärmeG für KfW-Effizienzhaus irrelevant, da immer 15 % Unterschreitung der EnEV 24

25 Auswahl vorgesehener Änderungen in der EnEV 2014 Verschärfung um 25 % beim Jahres-Primärenergiebedarf ab Mindeststandard 2016 ist etwa das heutige KfW 70-Niveau Kopplung der Anforderung an die Gebäudehülle an das Referenzgebäude ab : zul.h T 1,0 H T,Ref. zusätzlich: zul.h T max.h T Modellgebäudeverfahren 25

26 Modellgebäudeverfahren Vereinfachtes Nachweisverfahren für bestimmte Wohngebäude mit bestimmten gebäudetechnische Ausstattungsvarianten und bestimmten zugehörigen Qualitäten des baulichen Wärmeschutzes Das Verfahren befindet sich noch in der Weiterentwicklung. Die Zahlenwerte werden sich daher bis zum Inkrafttreten noch ändern! 26

27 Modellgebäudeverfahren Qualitätsstufen des baulichen Wärmeschutzes aus: BMVBS-Online-Publikation, Nr. 29/2012 Ergänzungsuntersuchung zur Fortentwicklung des Ansatzes EnEV easy 27

28 Modellgebäudeverfahren Gebäudetechnische Ausstattungsvarianten a. Brennwertkessel mit Solaranlage für Heizung und Warmwasser b. wie a., zusätzlich Lüftungsanlage mit WRG 70% c. Heizkessel für feste Biomasse, Wirkungsgrad 88 % d. wie c., zusätzlich Lüftungsanlage mit WRG 70% e. Luft-Wasser-Wärmepumpe mit dezentraler elektrischer Warmwasserbereitung und Lüftungsanlage f. Luft-Wasser-Wärmepumpe mit verbundener Warmwasserbereitung g. Fernwärmeversorgung mit f P 0,7 und verbundener Warmwasserbereitung h. wie g., zusätzlich Lüftungsanlage mit WRG 70% i. Gebäudeintegrierte KWK mit verbundener Warmwasserbereitung ohne Spitzenlastkessel 28

29 Modellgebäudeverfahren Randbedingungen für das Gebäude Nutzfläche m² Geschosshöhe zwischen 2,5 m und 3,0 m Umfang zu Grundfläche je beheiztes Geschoss: u² 20 A Bei Gebäuden mit beheizten Räumen in mehreren Geschossen müssen sich die beheizten Grundflächen der Geschosse überdecken, wobei nur das oberste Geschoss eine kleinere beheizte Grundfläche als das darunter liegende Geschoss haben darf. keine Anlagen zur Raumkühlung unter Einsatz nicht erneuerbarer Energien Fensterflächenanteil 30 % je Orientierung, Dachfenster 15 % Fläche von Bauteilen mit U > 1,2 W/(m²K): 8 m² Wärmebrücken gleichwertig zu DIN 4108, Bbl.2 29

30 Modellgebäudeverfahren Energiekennwerte Beispiel: BW-Kessel + Solaranlage Schlechter als Mindestwert?! 30

31 Modellgebäudeverfahren Energiekennwerte Beispiel: BW-Kessel + Solaranlage + Lüftungsanlage 31

32 Modellgebäudeverfahren Energiekennwerte Beispiel: BW-Kessel + Solaranlage + Lüftungsanlage 32

33 Modellgebäudeverfahren Was bringt das vereinfachte Verfahren? + vereinfachte Nachweisführung (Aber: Gleichwertigkeitsnachweis Wärmebrücken, Blower-Door-Test, Flächenberechnung trotzdem notwendig) - Erhebliche Mehrkosten für gleiches Nachweisziel (> EUR) - Keine Möglichkeit der energetischen Optimierung - Begrenzte Anlagenauswahl - Teilweise suboptimale Systeme (Luft-Wärmepumpe, BHKW ohne Kessel) - Fensterflächenanteil von bis zu 30% ohne somm. Wärmeschutznachweis? - Zu hohe Anforderungen an die Dämmung der Gebäudehülle 33

34 Bilanzierungsansatz Nutzenergie Endenergie Primärenergie DIN V 4108 / DIN V 4701 DIN V Nutzenergie Monatsbilanz Monatsbilanz Endenergie? Monatsbilanz Primärenergie Anlagenaufwandszahl Monatsbilanz 34

35 Beispiel-EFH: Nachweisverfahren im Vergleich Jahres-Primärenergiebedarf in kwh/m²a 4108/ IST Ref IST/Ref in % IST Ref IST/Ref in % BW-Kessel 100,1 84, ,2 105,2 +5,7 BW-Kessel + solar TWW BW-Kessel + solar TWW +Lüftung 84,2 84, ,1 105,2-1,1 76,7 84,2-8,9 78,1 105,2-26,1 Pellet-Kessel 37,5 84,2-55,5 33,8 105,2-67,9 Erd-WP 67,5 84,2-19,8 82,9 105,2-21,2 4108/4701 ergibt immer einen geringeren Energiebedarf ergibt immer einen wirtschaftlicheren Nachweis 35

36 Ergebnisstabilität für Q p bei DIN V V1 V2 V3 V5 36

37 Beispiel-EFH: Einfluss von Wärmebrücken und Co. BW-Kessel + solar TWW (Standardnachweis) IST Ref IST/Ref in % 122,9 + 18,2 + Wärmebrücken 111,7 + 7, Luftdichtheitstest 104,6 + 0,6 + TGA detailliert 100,4-3,5 37

38 Beispiel-EFH: Einfluss von Wärmebrücken und Co. Wärmebrücken sind wie folgt zu berücksichtigen: - U WB = 0,15 W/(m² K) (wenn mehr als 50 % der Außenwand mit einer innenliegenden Dämmschicht und einbindender Massivdecke versehen sind) - U WB = 0,10 W/(m² K) ( wenn es nicht so drauf ankommt) (wenn keine besonderen Maßnahmen zur Reduzierung des Wärmebrückeneinflusses getroffen werden) - U WB = 0,05 W/(m² K) ( fast immer falsch/angreifbar) (wenn alle wärmebrückenrelevanten Details nach DIN 4108, Beiblatt 2 ausgeführt werden, bzw. wenn die Gleichwertigkeit der ausgeführten Details zu Beiblatt 2 nachgewiesen wird) - Alternativ: Durch eine detaillierte Berechnung je Wärmebrücke 38

39 Unzulässige Stellschrauben Typische Fehlerquellen im Nachweis - Fehlerhafte Flächen- und Volumenberechnung - U-Werte falsch berechnet; zu geringe Holzanteile im Dach - Falsche Kombination aus U-Wert und g-wert bei Fenstern - Falsche ( nicht kaufbare ) Wärmeleitfähigkeiten bei Dämmstoffen - Falsche Ansätze für Wärmebrücken - Fehlerhafte oder unvollständige Eingabe der Gebäudetechnik 39

40 Mögliche regenerative Energieerzeuger Solarthermie Warmwasser Warmwasser + Heizung Luft-Wasser Sole-Wasser Wärmepumpe Wasser-Wasser Absortions-WP Adsortions-WP Pelletkessel BHKW Fernwärme Photovoltaik Windenergie 5 EnEV 40

41 Gedankenspiel: Primärenergiefaktoren ab 2016: 1,8 41

42 Gedankenspiel: Primärenergiefaktoren 42

43 Beispiel EFH: Einsparpotential regenerativer Energieerzeuger BW-Kessel + solar TWW Nutzenergie in kwh/a Endenergie in kwh/a Primärenergie in kwh/a Kosten pro kwh Energiekosten ,5 ct 1002 /a Pellet-Kessel ,5 ct 1076 /a Erd-WP ct 854 /a Geschätzte Investitionskosten: - BW-Kessel + solar TWW (inkl. Speicher und Gasanschluss): Pellet-Kessel (inkl. Lagerraum und Förderung): Erd-WP (inkl. Sonde):

44 Gedankenspiel: Solarthermie - Verbrauch für TWW-Bereitung: kwh/a - Deckungsanteil 50 %: 2250 kwh/a - Einsparung (bei 7 ct/kwh Gas): ~ 160 /a - Investitionskosten: ~ 4000 Vorteil: - oftmals günstigste TGA-Lösung für das EEWärmeG 44

45 Feldtest: Jahresarbeitszahlen von Wärmepumpen in der Praxis Quelle: BINE Informationsdienst, Fraunhofer ISE 45

46 Wärmepumpen Pro & Contra + selbst erzeugter Strom kann verbraucht werden + Alternative, wenn z.b. kein Gasanschluss verfügbar + Luft-WP möglich bei geringer Heizlast, exponierter Lage oder als Abluft-WP + Marketing - Einsparpotential begrenzt - Hohe Investitionskosten - Grundwasser-WP nicht immer möglich - Entzugsleistung Erdreich richtig einschätzen 46

47 Anwendung Pelletkessel wodtke ivo.tec 47

48 Beispiele: Anrechnung von PV und Windenergie im EnEV-Nachweis 1. Fall: EFH, nur Hilfsenergie über Strom, 1 kwp PV-Anlage 48

49 Beispiele: Anrechnung von PV und Windenergie im EnEV-Nachweis 2. Fall: Büro, RLT+Klima, 15 kwp PV-Anlage 49

50 Kontaktmöglichkeiten ENOTherm GmbH Stammsitz: Ittmecker Weg Meschede Tel.: 0291 / Fax: 0291 / Niederlassung: Hauert Dortmund Tel.: 0231 / Fax: 0231 /