EnEV = Energieeinsparverordnung = "Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik von Gebäuden"

Transkript

1 EnEV = Energieeinsparverordnung = "Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik von Gebäuden"

2 ALLGEMEINES

3 ENEV als Teil des Klimaschutzprogramms der Bundesregierung Quelle: Porenbeton

4 Entwicklung der Vorschriften zur Energieeinsparverordnung

5 Möglichkeiten der Einflussnahme auf die Berechnungsergebnisse Quelle: TWW

6 Begriffsdefinitionen Quelle: Bund der Energieverbraucher e.v.

7 Begriffsdefinitionen Primärenergiebedarf - Energiemenge, die zur Deckung des Heizenergie- und Trinkwasserwärmebedarfs benötigt wird - Berücksichtigung zusätzlicher Energiemengen aus vorgelagerten Prozessketten, die bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweiligen Brennstoffe außerhalb des Gebäudes entstehen Heizenergiebedarf - Energiemenge, die dem Heizungssystem eines Gebäudes zuzuführen ist, um den Heizwärmebedarf abzudecken - Berücksichtigung zusätzlicher Energiemengen, die bei der Erzeugung, Verteilung und Übergabe der Wärme innerhalb des Gebäudes entstehen (Anlagenverluste) - wird auch als Endenergiebedarf bezeichnet Heizwärmebedarf - Wärmemenge, die den beheizten Räumen über die Heizungsanlage zugeführt werden muss, um eine innere Solltemperatur während der Heizperiode aufrecht zu erhalten

8 Bilanzkette Quelle: Wärmeschutz im Dach- und Holzbau

9 Bilanzkette Quelle: Porenbeton

10 Übersicht Berechnungsverfahren Quelle: Porenbeton

11 Kombination von Nachweiskomponenten Quelle: Wärmeschutz im Dach- und Holzbau

12 Übersicht Berechnungsverfahren Quelle: Bund der Energieverbraucher e.v.

13 Bestimmung des Fensterflächenanteils - Wände gegen unbeheizte Räume und Dachräume, Bauteile gegen Erdreich und Flachdächer bleiben bei der Berechnung unberücksichtigt - geneigte Dachflächen werden nur berücksichtigt, wenn Dachflächenfenster vorhanden sind f = A W AW + A AW Quelle: Wärmeschutz im Dach- und Holzbau

14 Vergleich Bedarf - Verbrauch EnEV ermittelt den für das Gebäude notwendigen Energiebedarf bei genormten Randbedingungen ist ein Anhaltswert für die energetische Qualität des Gebäudes und ein Vergleichswert der tatsächliche Verbrauch weicht i.d.r. vom Bedarf ab durch: - örtlich (und jährlich) unterschiedliche Klimabedingungen - stark unterschiedliches Nutzerverhalten

15 ANFORDERUNGEN

16 Anforderungen Quelle: Porenbeton

17 Geometrische Faktoren bei der Bestimmung der Anforderungen A/V - Verhältnis: wärmeübertragende Oberfläche des Volumens beheiztes Volumen - Maß der Kompaktheit eines Gebäudes - bei gleichem Volumen nimmt mit steigendem A/V-Verhältnis die Oberfläche des Körpers zu (in Pfeilrichtung auf dem Bild) und die Kompaktheit ab - je höher das A/V-Verhältnis, desto größer der spezifische Transmissionswärmeverlust - Kugelform kompaktester Körper - Kompaktheit ist abhängig von der Größe: bei gleicher Form sind größere Körper kompakter, da das Volumen schneller zunimmt als die Oberfläche Quelle: Wärmeschutz im Dach- und Holzbau

18 Zulässiger Primärenergiebedarf Q P '' [kwh/(m²a)] für Wohngebäude Q P '' [kwh/(m²a)] Q P " bei WWB aus elektr. Strom Q P " bei A N = 100 m² Q P " bei A N = 160 m² Q P " bei A N = 1000 m² Q P " bei A N = m² 60 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 A/V e [1/m]

19 Zulässiger spezifischer Transmissionswärmeverlust H T ' [W/(m²K)] HT' [W/(m²K)] 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 für Nichtwohngebäude mit f > 30% für Nichtwohngebäude mit f < 30% und Wohngebäude für Gebäude mit niedriger Innentemperatur 0,3 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 A/V e [1/m]

20 Anforderungsniveau der neuen Energieeinsparverordnung im Vergleich mit bisherigen Wärmeschutzverordnungen Quelle: TWW

21 BAUPHYSIK

22 Systematik Heizperiodenbilanzverfahren 0,024 kh/d = 1 d Faktor für Nachtabsenkung, f NA = 0,95 Heizgradtagszahl, Gt 19/10 = 2900 Kd/a Gt 19/10 = (19 C 3,3 C) 185 d/a F Gt = 66 kkh/a Q I,HP = 0,024 f NA Gt 19/10 (H V + H T ) Q h,hp = Q I,HP η HP Q g,hp [kwh/a] Transmissionswärmeverlust [W/K] Lüftungswärmeverlust [W/K] Q g,hp = Q s,hp + Q i,hp interne Wärmegewinne [kwh/a] solare Wärmegewinne [kwh/a] Ausnutzungsgrad der Gewinne, η HP = 0,95

23 Systematik Monatsbilanzverfahren Q h = Σ Q h,m pos [kwh/a] 0,024 kh/d = 1 d Wärmeverluste, H M = H T + H V monatlicher Temperaturunterschied Q I,M = 0,024 H M (θ i θ e,m ) t M Q h,m = Q I,M η M Q g,m [kwh] Anzahl der Tage im Monat Q g,m = 0,024 (Φ S,M + Φ i,m ) t M monatliche interne Wärmegewinne monatliche solare Wärmegewinne monatlicher Ausnutzungsgrad

24 Systematik Monatsbilanzverfahren spezifischer Transmissionswärmeverlust Temperaturkorrekturfaktor nach DIN V , Tab. 3: F x = (θ i θ u )/(θ i θ e ) Wärmedurchgangskoeffizient der Bauteile [W/m²K] Fläche der Bauteile (Außenmaßbezug) [m²] H T = Σ(F x,i U i A i ) + H WB + H T,FH [W/K] Anteil für in Außenbauteilen integrierte Heizflächen (für Bauteile an Außenluft, Erdreich und unbeheizte Räume) Anteil Wärmebrücken: H WB = U WB A

25 Beispiel zur Ermittlung der wärmeübertragenden Hüllfläche Quelle: Kommentar zur EnEV

26 Berücksichtigung von Wärmebrücken Erfassung durch zusätzlichen Wärmedurchgangskoeffizienten U WB H WB = U WB A nach EnEV sind 3 Arten der Berücksichtigung möglich (1) pauschal: U WB = 0,10 W/m²K über gesamte Hüllfläche ohne Nachweis Wärmebrücken (2) pauschal: U WB = 0,05 W/m²K über gesamte Hüllfläche bei Anwendung der Planungsbeispiele nach DIN 4108, Beiblatt 2 bei Anwendung des Heizperiodenbilanzverfahrens zwingend vorgeschrieben (3) genauer Nachweis der Verluste durch Wärmebrücken nach DIN V (Ermittlung mit Wärmebrückenatlanten oder PC-Programme) Erfassung folgender zweidimensionaler Wärmebrücken: Gebäudekanten, Laibungen (umlaufend) bei Fenster und Türen, Wand- und Deckeneinbindungen, Deckenauflager und wärmetechnisch entkoppelte Balkonplatten H WB = Σ (Ψ i l i )

27 Berücksichtigung von Wärmebrücken mit Planungsbeispielen nach DIN 4108, Beiblatt 2 Ψ Ψ = längenbezogener Wärmebrückenverlustkoeffizient für zweidimensionale Wärmebrücken (unterschiedlich bei Außen- bzw. Innenmaßbezug!)

28 Systematik Monatsbilanzverfahren spezifischer Lüftungswärmeverlust H V = n V L ρ L c pl [W/K] ohne Nachweis der Luftdichtheit mit Nachweis der Luftdichtheit Schnittstelle zur DIN V freie Lüftung mechanische Lüftung n = n Anl (1 - η V ) + n x 0,4 h -1 0,2 h -1 ohne WRG mit WRG η v = 0 η v = 0,6/0,8 n = 0,7 h -1 n = 0,6 h -1 n 0,6 h -1

29 Systematik Monatsbilanzverfahren interne Wärmegewinne nach DIN V , Anhang D nutzflächenbezogene interne Wärmegewinne Wohngebäude Büro/Verwaltungsgebäude sonstige Gebäude q i = 5 W/m² q i = 6 W/m² q i = 5 W/m² Φ i = q i A N [W] Nutzfläche: A N = 0,32 V e [m²]

30 Systematik Monatsbilanzverfahren solare Wärmegewinne durch transparente Bauteile monatliche solare Einstrahlung effektive Fläche des Bauteils Bruttofläche des Bauteils Φ s = Σ (l s,j Σ A s,ji ) [W] A S = A F S F C F F g g = F W g Gesamtenergiedurchlassgrad Abminderung Strahlungseinfall Abminderung Rahmenanteil Abminderung perm Sonnenschutz Indizes: j = Orientierung i = Bauteil F S = F o F f F h Abminderung seitl. Verschattung Abminderung Verbauung Abminderung hor. Verschattung

31 ANLAGENTECHNIK

32 Systematik der Indizierung q H, d, HE, E E = Endenergie P = Primärenergie Hinweis: Abweichende Symbolbezeichnungen zwischen DIN und DIN V DIN V DIN V Bedeutung tw w Trinkwasserwärmebedarf TW W Trinkwasserenergiebedarf WRG WR Wärmerückgewinnung HE = Hilfsenergie WE = Wärmeenergie (oder ohne Index) ce = controll and emission (Übergabe) d = distribution (Verteilung) s = storage (Speicher) g = generation (Erzeugung) H = Heizung L = Lüftung TW = Trinkwarmwasser h = Jahres-Heizwärmebedarf h,h = Beitrag der Heizung am q h h,l = Beitrag der Lüftung am q h h,tw = Beitrag der Trinkwassererwärmung am q h tw = Trinkwasser-Wärmebedarf Wärmeenergie Wärmebedarf

33 Primärenergiefaktoren Energieträger Brennstoffe Nah/ Fernwärme aus KWK Primärenergie-Faktoren f P Heizöl EL 1,1 Erdgas H 1,1 Flüssiggas 1,1 Steinkohle 1,1 Braunkohle 1,2 Fossiler Brennstoff 0,7 Erneuerbarer Brennstoff 0,0 Nah/ Fernwärme aus Fossiler Brennstoff 1,3 Heizwerken Erneuerbarer Brennstoff 0,1 Strom Strom-Mix 3,0 Holz (ab Mai 2003) 0,2 Die verwendeten Energieträger sind im Hinblick auf die Energieaufwendung bei der Herstellung und den Rohstoffverbrauch unterschiedlich zu bewerten. Die Zahl vor dem Komma gibt den Verbrauch des Rohstoffes an. Eine 1 bedeutet vollständiger Verbrauch ohne Ersatz (zum Beispiel bei fossilen Brennstoffen), nachwachsende und regenerative Rohstoffe besitzen eine 0 vor dem Komma. Die Zahl nach dem Komma steht für Energieverluste, die bei der Gewinnung, Verarbeitung und beim Transport des Rohstoffs entstehen. Bei den fossilen Brennstoffen sind das zum Beispiel 10 bis 20%. Bei Nah-/Fernwärme ist zu berücksichtigen, dass bereits Endenergie am Gebäude zur Verfügung gestellt wird und damit die Primärenergiefaktoren mit denen der Brennstoffe nicht direkt vergleichbar sind.

34 Anlagenaufwandszahl Die Anlagen-Aufwandszahl e P beschreibt das Verhältnis von der durch die Anlagentechnik benötigten Primärenergie zu der von ihr abgegebenen Nutzwärme. e P = Primärenergiebedarf zur Erzeugung von Heizwärme und Trinkwarmwasser Heizwärme- und Trinkwarmwasserbedarf des Gebäudes = Q P Q h + Q tw

35 Anlagenaufwandszahl Primärenergie-Aufwandszahlen typischer Heizanlagen

36

37 Bilanzierungsprinzip der DIN V Energie-Verluste des Trinkwassererwärmungs-Stranges Trinkwassererwärmung Q TW Q tw Trinkwassererwärmebedarf Bilanzumfang der Norm beschränkt sich auf: Energie-Verluste des Lüftungsstranges Heizung Lüftung Warmwasser Lüftung Q L Q h,l Q h,tw Q h Heizwärmebedarf Heizung Q H Q h,h Energie-Verluste des Heizungsstranges Endenergie Anlagentechnik Nutzen

38 mögliche Rechenverfahren nach DIN V Diagrammverfahren Grafische Ermittlung der Anlagen-Aufwandzahl e P und des Endenergiebedarfs Tabellenverfahren Verwendung von Standardwerten, die sich am unteren energetischen Durchschnitt befinden Detailliertes Verfahren Berechnung der Kennwerte mit festgelegten Randbedingungen und Rechenvorschriften Kombinationen zwischen den Rechenverfahren sind möglich!

39 Rechenverfahren nach DIN V Diagrammverfahren Q p = e p (q h + q tw ) A N ; mit q tw = 12,5 kwh/m²a anwendbar bei: - Versorgung des Gebäudes mit typischer Anlagentechnik und Einsatz von Standard-Produkten - verwendete Anlagentechnik in DIN , Beiblatt 1, enthalten (71 Anlagenkombinationen) Vorteile schneller Überblick über typische Anlagentechnik geringe Planungstiefe erforderlich keine Kenntnis der tatsächlich verwendeten Produkte erforderlich Nachteile Standard-Produkte führen zu ungünstigen Anlagen-Aufwandszahlen nur die gängigste Anlagentechnik ist vorgerechnet

40 Rechenverfahren nach DIN V Diagrammverfahren Beispiel der Anlage 01 aus der DIN V , Beiblatt 1

41 Rechenverfahren nach DIN V Diagrammverfahren Beispiel der Anlage 01 aus der DIN V , Beiblatt 1

42 Rechenverfahren nach DIN V Tabellenverfahren anwendbar bei: - Versorgung des Gebäudes mit spezieller Anlagentechnik und Einsatz von Standard-Produkten - Anlagentechnik mit Standardprodukten und Normkennwerten gem. DIN , Anhang C.1 bis C.3 - Formblätter zur Berechnung Vorteile vereinfachte Berechnung beliebiger, unüblicher Anlagentechnik keine Kenntnis der tatsächlich verwendeten Produkte erforderlich Nachteile Standard-Produkte führen zu ungünstigen Anlagen-Aufwandszahlen

43 Rechenverfahren nach DIN V Detailliertes Verfahren anwendbar bei: - Versorgung des Gebäudes mit beliebiger Anlagentechnik und Einsatz von konkret geplanten Produkten - Anlagentechnik mit konkreten Produkten und Herstellerangaben - Formblätter zur Berechnung Vorteile Berechnung beliebiger Anlagentechnik günstige Anlagen-Aufwandszahl vereinfachte Berechnung mit Hilfe von Computer-Programmen Nachteile hohe Planungstiefe erforderlich

44 Energetische Beurteilung von Trinkwasseranlagen

45 Energetische Beurteilung von Trinkwasseranlagen Quelle: Porenbeton q TW,P = (q tw + q TW,ce + q TW,d + q TW,s ) i (e TW,g,i α TW,g,i f P,i ) q h,tw = q h,tw,d + q h,tw,s q TW,HE,P = (q tw,ce,he + q TW,d,HE + q TW,s,HE + i q TW,g,HE,i TW,g,i ) f P

46 Energetische Beurteilung von Trinkwasseranlagen

47 Anwendungsbeispiel Tabellenverfahren Bei abweichenden Randbedingungen zu den Tabellen sind die Werte genau zu berechnen (detailliertes Verfahren)!

48 Energetische Beurteilung von Lüftungsanlagen

49 Energetische Beurteilung von Lüftungsanlagen Quelle: Porenbeton q L,WE,P = i (q L,g,i e L,g,i f P,i ) q h,l = ( i q L,g,i - q L,d - q L,ce ) - q h,n q L,HE,P = (q L,ce,HE + q L,d,HE + i q L,g,HE,i ) f P

50 Energetische Beurteilung von Lüftungsanlagen

51 Energetische Beurteilung von Heizungsanlagen

52 Energetische Beurteilung von Heizungsanlagen Quelle: Porenbeton q H,WE,P = (q h,h - q h,tw - q h,l + q H,ce + q H,d + q H,s ) i (e H,g,i α H,g,i f P,i ) q H,HE,P = (q H,ce,HE + q H,d,HE + q H,s,HE + i (q H,g,HE,i α H,g,i )) f P,Strom

53 Energetische Beurteilung von Heizungsanlagen

54 Gesamtbewertung der Heizungsanlage