Die zukünftige Energie-Einsparverordnung EnEV

Transkript

1 Information Stand: März 2001 Die zukünftige Energie-Einsparverordnung EnEV Die Energie-Einsparverordnung (EnEV) soll einen Beitrag dazu leisten, die selbst auferlegte Verpflichtung Deutschlands, bis zum Jahr 2005 gegenüber dem Stand von % CO 2 weniger zu emittieren, einzuhalten. Mit der Energie-Einsparverordnung (EnEV) werden voraussichtlich ab 2002 die Wärmeschutz-Verordnung und die Heizungsanlagen-Verordnung abgelöst. Die DIN V 4701 Teil 10, die die Berechnungsgrundlagen für die Anlagentechnik schafft, sowie die entsprechende Regel für die Bauphysik, die DIN V 4108 Teil 6, liegen bereits als Vornormen vor (Bild 1). Zukünftig ist nicht mehr der Heizwärmebedarf, sondern der Primärenergiebedarf q P, der für die Gebäudebeheizung und -belüftung sowie für die Trinkwassererwärmung erforderlich ist, geregelt. Diese Betrachtung erfordert, dass sowohl Wärmedämm- als auch anlagentechnische Maßnahmen als Ganzes betrachtet werden (Bild 2). DIN V Berechnung Bauphysik Jahres-Heizwärmebedarf q h gleiche Randbedingungen EnEV Festlegung Energieeinsparung max. Jahres-Energiebedarf q P < q P,max q P = q h e P gleiche Randbedingungen Bild 1: Die EnEV und die zugehörigen Normen gleiche Randbedingungen DIN V Berechnung Anlagentechnik Anlagen-Aufwandszahl e P Verknüpfung von Bauphysik und Anlagentechnik Damit bietet die EnEV den neuen Ansatz, Bauphysik und Heizungsanlagentechnik nicht getrennt, sondern gemeinsam zu planen: Der Primärenergiebedarf q P kann in einem weniger gut wärmegedämmten Haus unter dem zulässigen Grenzwert dann gehalten werden, wenn eine effiziente Heizungsanlagentechnik (geringe Anlagenaufwandszahl e P ) gewählt wird. Andererseits kann ein sehr gut wärmegedämmtes Haus (geringer Heizwärmebedarf q h ) mit einer weniger aufwändigen Heiztechnik (hohe Anlagenaufwandszahl e P ) auskommen. Die EnEV bietet also die Möglichkeit von intelligenten Kompensationen (Bild 3). Primärenergiebedarf Anlagenaufwandszahl Heizwärmebedarf Trinkwasserwärmebedarf q P = e P. (q h + q tw ) [] EnEV DIN V EnEV 4108 T6 DIN V 4701 T10 Bild 2: Verknüpfung von EnEV, DIN V 4701 und DIN V 4108

2 Nur der Primärenergiebedarf entscheidet Für den maximal zulässigen Primärenergiebedarf gibt die EnEV eine Formel vor, die sich am A/V-Verhältnis orientiert (Verhältnis A/V: die wärmeübertragenden Außenfläche A bezogen auf das beheizte Gebäudevolumen V). Die zwei Varianten für zentrale und dezentrale Trinkwassererwärmung lauten: Für Wohngebäude mit zentraler Trinkwassererwärmung: q P,zul = 50, ,29 A / V / (100 + A N ) [] Primärenergiebedarf in Gebäude und Anlage = Alternativen Anlage Gebäude 0,2 1,05 A/V Gesamtenergiebedarf Hoher Standard Niedriger Standard Für Wohngebäude mit dezentraler Trinkwassererwärmung: q P,zul = 64, ,29 A / V Bild 3: Zulässiger Primärenergiebedarf und die Variationsmöglichkeiten von Anlagen- und Gebäudetechnik (schematisch) [] Für ein als Beispiel gewähltes Einfamilienhaus mit einer Nutzfläche von A N = 200 m 2 und A/V = 0,8 ergibt sich ein q P,zul von 119,84 bei zentraler Trinkwassererwärmung. Dieser Wert darf nicht überschritten werden und stellt somit die Basis für die Arbeit des Planers oder des Architekten dar. Ihm ist es jetzt überlassen, durch Kombination bauphysikalischer und heiztechnischer Maßnahmen eine Bauausführung zu erarbeiten, deren Primärenergiebedarf für die Wärmeerzeugung einschließlich der erforderlichen Hilfsenergie unter diesem Grenzwert bleibt. Der Wärmeschutz des Gebäudes muss den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Der maximale spezifische Transmissionswärmeverlust (H T ) über die Gebäudehülle beträgt: Spezifischer Transmissionswärmeverlust: H T, max = 0,4 + 0,13 V / A [W/(m 2 K)] Dieser zulässige spezifische Transmissionswärmeverlust H T kann durch normale Baustandards (WSchV 95) leicht eingehalten werden. Er stellt damit praktisch keine Einschränkung der Gestaltungsmöglichkeiten des Architekten dar. Die Anlagen-Aufwandszahl e p Bei der Planung des Baus müssen also Wärmedämmung und Anlagentechnik miteinander in Beziehung gesetzt werden. Die Aufwandskennzahl der Anlagentechnik (e p ) sollte den wirtschaftlichen Erfordernissen entsprechend möglichst klein gewählt werden. Die primärenergetische Aufwandskennzahl e p setzt sich vereinfacht dargestellt zusammen aus dem Verhältnis von Primärenergiebedarf zur Erzeugung von Heizwärme und Trinkwasser zum entsprechenden Nutzwärmebedarf: e p = (q H,P + q TW,P ) / (q h + q tw ) (siehe Bild 4). 2

3 e P stellt also das Verhältnis von notwendiger Primärenergie zu erzeugter Nutzwärme dar. Bild 5 zeigt die auf Basis der DIN V 4701 berechnete Umwandlungskette für ein Einfamilienwohnhaus mit einem Niedertemperatur-Gas-Heizkessel. Es wird deutlich, dass im Vergleich zu der an die Räume abgegebenen Heizwärme ein 50% höherer Primärenergieaufwand besteht. Um den Planern bei der Anlagenauswahl die Arbeit zu erleichtern, gibt die DIN V 4701 Teil 10 für ausgewählte Anlagenschemata in Abhängigkeit von der Nutzfläche A N und dem Heizwärmebedarf q h Diagramme vor, aus denen die Anlagen-Aufwandszahl e p (einschließlich aller Speicherund Verteilungsverluste) abgelesen werden kann. Unter Verwendung der nach EnEV maximal zulässigen Primärenergie q P, zul kann nach Umstellung der Gleichung aus Bild 2 die maximal zulässige Heizwärme errechnet werden. Das Ergebnis kann allerdings nur ein Anhaltswert sein, da die Aufwandszahl e P nach DIN V 4701 vom Heizwärmebedarf q h abhängig ist. q h = (q P,zul / e P ) q tw [] Zur Ermittlung des Wärmebedarfs für die Trinkwassererwärmung q tw, der in die Primärenergiebilanz mit eingeht, gibt die EnEV einen Wert von 12,5 vor. q P = q TW, P + q H, P Trinkwassererwärmung Gebäudeheizung Primärenergie Erzeugungsverluste (Förderung, Raffinerie) q TW, P Bild 4: Umwandlungskette 69,3 Verluste 3,3 Verteilungsverluste Anlagenverluste q TW Anlagenverluste Verteilungsverluste Erzeugungsverluste (Förderung, Raffinerie) Nutzwärme q h,tw : Anlagenverluste bei der Trinkwassererwärmung, die als Heizwärmegewinn genutzt werden (Wärmeabstrahlung der Rohre) q tw q H, P q H q h Wärme Wärme Wärme Erdgas ins Haus Übergabe Verteilung Erzeugung Hilfsenergie 6,6 10 1,1 0,5 89,2 Strom 1,6 Primärenergie 98,1 102,8 4,7 Alle Werte in, aus Berechnungsbeispiel der DIN V 4701 T 10 für Gas-NT-Kessel, EFH mit 244 m 2, Wärmeerzeugung und -verteilung außerhalb der thermischen Hülle. Die Verluste können bei Installation innerhalb der thermischen Hülle zum Teil genutzt werden. Bild 5: Umwandlungskette nach DIN V 4701 Teil 1 für ein Einfamilienwohnhaus 3

4 Die EnEV bietet die Möglichkeit der Kompensation Bild 6 zeigt für das oben beschriebene Haus (Nutzfläche A N = 200 m 2, A/V = 0,8, q P,zul = 119,84 ) eine Verknüpfung von Anlagentechnik und Bauphysik. Für hohe Aufwandszahlen e P wie beispielsweise bei der Stromheizung (Stand Dez. 2000) ist ein entsprechend hoher Dämmstandard erforderlich, um die EnEV einzuhalten. Andererseits kann bei einer besonders sparsamen Anlagentechnik ein Heizwärmebedarf von weit über 100 entstehen, ohne den zulässigen Primärenergiebedarf zu überschreiten. Hier ist allerdings der Standard der WSchV 95 (im Beispiel etwa 85 ) zu beachten. Dem Architekten und Planer eröffnen sich damit Möglichkeiten, unter gestalterischen und finanziellen Gesichtspunkten den günstigsten Kompromiss zu finden. Fallweise wird eine verbesserte Anlagentechnik dafür sorgen können, dass bestimmte Dämmmaßnahmen, die besonders aufwändig oder gestalterisch störend wären, verzichtbar werden. Es ist allerdings zu beachten, dass diese in der DIN V 4701 Teil 10 hinterlegten Systeme auf der Basis von sogenannten Mindestwerten beruhen und damit nicht die optimale Anlagentechnik repräsentieren. Dieses Verfahren ist daher nur dann zu wählen, wenn keine genauen Kennwerte der Effizienz der Anlagenkomponenten vorliegen. Mit den realen und geprüften Kennwerten der Heizkessel werden deutlich bessere Anlagenkennwerte erzielt. Heizung Warmwasser Wärmeverteilung Lüftung mit WRG Elektro-Direkt DLE zentral ---- ja NT-Öl Speicher außerhalb nein BW-Gas (55/45) Speicher außerhalb nein BW-Gas (55/45) Speicher innerhalb ja BW-Gas (55/45) Solar innerhalb nein S/W-WP (35/28) Speicher außerhalb nein Elektro-Direkt DLE zentral ---- ja NT-Öl Speicher außerhalb nein BW-Gas (55/45) Speicher außerhalb nein BW-Gas (55/45) Speicher innerhalb ja BW-Gas (55/45) Solar innerhalb nein S/W-WP (35/28) Speicher außerhalb nein 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Anlagen-Aufwandszahl e p WSchV Jahres-Heizwärmebedarf q h in Bild 6: Verknüpfung von Anlagentechnik und zulässigem Heizwärmebedarf Oben: Ermittlung der Primärenergie-Aufwandszahl entsprechend der Beispielanlagen in der DIN V 4701 Teil 10 Unten: Der sich ergebende maximal zulässige Heizwärmebedarf für die jeweilige Anlagetechnik (Quelle: VENTECS, Bremen) 4

5 Wirtschaftliche Bewertung Eine genaue wirtschaftliche Abwägung der einzelnen Maßnahmen ist nur gebäudespezifisch möglich. Anhand des in Bild 7 zugrunde gelegten Beispiels (Einfamilienwohnhaus, ca. 200 m 2 ) kann aber auf Basis der Studien des Ing.-Büros Hausladen und von Prof. Dr.-Ing. Hauser (zusammengeführt von VENTECS, Bremen) eine Abschätzung der Kosten erfolgen. Heizung E-Direkt-Heiz. E - DLE WRG NT-Öl 70/55 BW-Gas 55/45 Warmwasser Lüftung Investitionskosten [DM] Zunächst werden die reinen Investitionskosten betrachtet. Die Investitionen für die Wärmedämmung beziehen sich dabei auf den Standard der WSchV 95, es werden also nur Mehrkosten ausgewiesen, die notwendig werden, um eine hohe Anlagenaufwandszahlen e P zu kompensieren. Für Heizsysteme, die primärenergetisch einen hohen Aufwand verursachen, sind gegenüber der Wärmeschutz der WSchV 95 zum Teil erhebliche Mehrinvestitionen notwendig, um den maximal zulässigen Primärenergiebedarf zu unterschreiten. BW-Gas 70/55 Speicher WRG BW-Gas 70/55 Solaranl. Fenster S/W-WP 35/28 Geräte und Verteilung innerhalb der thermischen Hülle Anlageninvestitionen Gebäudemehrinvestitionen gegenüber WSchV Bild 7: Investitionskostenvergleich (Quelle: VENTECS, Bremen) Mit Gas-Brennwertgeräten (Bild 8) in Kombination mit einer Wärmedämmung gemäß WSchV werden die Auflagen der EnEV bereits erfüllt, für eine noch bessere Anlagentechnik (kleinere Primärenergieaufwandszahl e P ) sind keine zusätzlichen Investitionen in die Wärmedämmung notwendig. Bild 8: Gas-Brennwert-Wandkessel Vitodens 200, 4 bis 60 kw 5

6 Viessmann Werke Allendorf (Eder) Telefon ( ) 70-0 Fax Für eine Betrachtung der Jahreskosten sind die reinen Investitionskosten allerdings nicht ausreichend. Zusätzlich zu dem dann zu leistenden Kapitaldienst sind auch Betriebsund Verbrauchskosten zu berücksichtigen (Bild 9). Heizung Warmwasser Lüftung E-Direkt-Heiz. E - DLE WRG Jahreskosten [DM/a] Der Vergleich verdeutlicht, dass auch bei den Jahreskosten die Kombination von Niedertemperatur- oder Brennwerttechnik mit dem Wärmedämmstandard der WSchV die günstigste Lösung darstellt. Aber auch eine aufwändigere Anlagentechnik wie Wärmepumpe (Bild 10) oder Solarthermie (Bild 11) führt aufgrund der geringeren Verbrauchskosten nur zu einer mäßigen Kostensteigerung. NT-Öl 70/55 BW-Gas 55/45 BW-Gas 70/55 BW-Gas 70/55 S/W-WP 35/28 Speicher WRG Solaranl. Fenster Es erscheint gerechtfertigt, in eine hochwertige Anlagentechnik zu investieren, da das Verhältnis von Investitionsaufwand zu Primärenergieeinsparung im Sinne der EnEV sowie zur allgemeinen Betriebskostenersparnis besonders günstig ist. Geräte und Verteilung innerhalb der thermischen Hülle Kapitaldienst Anlage Betriebskosten Anlage Verbrauchskosten Anlage Kapitaldienst Gebäudemehrinvestitionen Bild 9: Jahreskostenvergleich (Quelle: VENTECS, Bremen) Bild 10: Vitocal 300 Wärmepumpe, Typ BW/WW, Heizleistung: 4,8 bis 43 kw Bild 11: Vitosol Sonnenkollektoren Technische Änderungen vorbehalten D 03/2001