ENERGIEEFFIZIENTES BAUEN UND SANIEREN Vorlesung

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1 ENERGIEEFFIZIENTES BAUEN UND SANIEREN Vorlesung

2 Grundlagen der EnEV und Energieausweis

3 Bisher in der Vorlesung kennengelernt Ziele und Ansätze der EnEV Historische Entwicklung Flankierende Gesetze Struktur der EnEV Begriffe Anwendungsbereiche

4 Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV 2009) Die aktuelle Energieeinsparverordnung EnEV Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung Vom 29. April 2009 Inkraftgetreten am 01. Oktober 2009

5 EnEV 2009: Inhalt Abschnitt 1: Abschnitt 2: Abschnitt 3: Abschnitt 4: Abschnitt 5: Abschnitt 6: Abschnitt 7: Allgemeine Vorschriften Zu errichtende Gebäude Bestehende Gebäude und Anlagen Anlagen der Heizungs-, Kühl- und Raumlufttechnik sowie der Warmwasserversorgung Energieausweise und Empfehlungen für die Verbesserung der Energieeffizienz Gemeinsame Vorschriften, Ordnungswidrigkeiten Schlussvorschriften und Anlagen 1-11

6 EnEV 2009 Abschnitt 2: Zu errichtende Gebäude

7 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude

8 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude 3 Anforderungen an Wohngebäude 1. Begrenzung Jahres-Primärenergiebedarf Q P in kwh/(m²a) für Heizung, Warmwasserbereitung, Lüftung und Kühlung Anforderungswert: Jahres-Primärenergiebedarf eines Referenzgebäudes gleicher Geometrie, Gebäudenutzfläche und Ausrichtung mit Referenzanlagentechnik (nach Anlage 1, Tabelle 1)

9 Von der EnEV 2007 zur EnEV 2009

12 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude EnEV 09: Ausführung des Referenzgebäudes - Wohngebäude

13 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude 3 Anforderungen an Wohngebäude 2. Begrenzung Transmissionswärmeverlust H T in W/(m²K) Anforderungswerte: Anlage 1, Tabelle 2 Bezugsfläche: Wärmeübertragende Umfassungsfläche

14 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude

15 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude 3 Anforderungen an Wohngebäude 3. Nachweis Sommerlicher Wärmeschutz Ausführung nach: Anlage 1, Nummer 3 Zwei Nachweismöglichkeiten: Begrenzung Sonneneintragskennwert nach DIN Simulationsrechnung mit Randbedingungen, die die aktuellen klimatischen Verhältnisse am Standort des Gebäudes hinreichend gut wiedergeben

16 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude 4 Anforderungen an Nichtwohngebäude 1. Begrenzung Jahres-Primärenergiebedarf Q P in kwh/(m²a) für Heizung, Warmwasserbereitung, Lüftung, Kühlung und eingebaute Beleuchtung Anforderungswert: Jahres-Primärenergiebedarf eines Referenzgebäudes gleicher Geometrie, Nettogrundfläche, Ausrichtung und Nutzung einschließlich der Anordnung der Nutzungseinheiten mit Referenzanlagentechnik (nach Anlage 2, Tabelle 1)

17 EnEV 09: Ausführung des Referenzgebäudes (Nichtwohngebäude)

18 EnEV 09: Ausführung des Referenzgebäudes (Nichtwohngebäude)

19 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude 4 Anforderungen an Nichtwohngebäude 3. Nachweis Sommerlicher Wärmeschutz für jede Gebäudezone Ausführung nach: Anlage 2, Nummer 4 Zwei Nachweismöglichkeiten: Begrenzung Sonneneintragskennwert nach DIN Simulationsrechnung mit Randbedingungen, die die aktuellen klimatischen Verhältnisse am Standort des Gebäudes hinreichend gut wiedergeben

20 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude 7 Mindestwärmeschutz - Wärmebrücken Mindestwärmeschutz nach den anerkannten Regeln der Technik, siehe DIN : Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden Teil 2 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz Siehe insbesondere Tabelle 3 der DIN Der Mindestwärmeschutz gem. DIN ist zu erfüllen!

21 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude DIN , Tabelle 3

22 EnEV 2009: Zu errichtende Gebäude 8 Anforderungen an kleine Gebäude (Nutzfläche 50 m²) und Gebäude aus Raumzellen (z.b. Kiosk, Ladengeschäft, Tankstelle) Nur Anforderung an U-Wert der Außenbauteile Anforderungswerte: Anlage 3

23 EnEV 2009 Abschnitt 3: Bestehende Gebäude und Anlagen

24 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen 9 Änderung, Erweiterung und Ausbau von Gebäuden 2 Möglichkeiten zum Nachweis nach EnEV: Nachweis U-Wert betroffener Bauteile Anforderungswerte nach Anlage 3 oder Nachweis Einhaltung 140 %-Kriterium, d. h. Neubauanforderungen dürfen um maximal 40 % überschritten werden

25 Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten bei Sanierung

26 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen Vorgeschriebene Anpassung der Berechnung bei Wohngebäuden: Bei mehr als 50 % Außenwandfläche mit Innendämmung und einbindender Massivdecke: DU WB = 0,15 W/m²K anstelle 0,10 (Erhöhung der Transmissionswärmeverluste) Luftwechselrate bei offensichtlichen Undichtigkeiten: n = 1,0 h -1 anstelle 0,7 (höhere Lüftungswärmeverluste) Minderungsfaktor für den Rahmenanteil von Fenstern: F F = 0,6 anstelle 0,7 (geringere solare Gewinne)

27 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen Zusatzbestimmungen: Änderung betrifft weniger als 10 % der gesamten jeweiligen Bauteilfläche des Gebäudes Keine Anforderungen

28 Wann greift die EnEV im Bestand?

29 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen Zusatzbestimmungen: Gebäudeerweiterung oder -ausbau zwischen m² Nutzfläche Nachweis alleine durch Einhaltung U-Werte nach Anlage 3 möglich Gebäudeerweiterung oder -ausbau > 50 m² Nutzfläche wie Neubau zu behandeln

30 Erweiterung und Ausbau von Gebäuden

31 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen 10 Nachrüstung bei Anlagen und Gebäuden Heizkessel vor dem eingebaut Nennleistung zwischen 4 und 400 kw Ausgenommen von der Nachrüstpflicht: Niedertemperatur- oder Brennwertkessel Heizkessel für nicht marktübliche flüssige oder gasförmige Brennstoffe Heizkessel zur ausschließlichen Warmwasserbereitung Küchenherde u. ä.

32 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen Wärmedämmung oberste Geschossdecke, wenn bisher ungedämmt nicht begehbar (ab auch bei begehbaren) zugänglich Anforderung: U = 0,24 W/(m²K) Alternative: Entsprechende Dämmung des darüberliegenden, bisher ungedämmten Dachs

33 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen Sonderregelungen zu den Nachrüstpflichten für: Wohngebäude 2 Wohnungen am vom Eigentümer selbst bewohnt Ggf. keine Nachrüstpflicht, wenn Nachweis, dass Maßnahmen unwirtschaftlich (keine Amortisation in angemessener Frist)

34 EnEV 2009: Bestehende Gebäude und Anlagen 11 - Aufrechterhaltung der energetischen Qualität Außenbauteile, Anlagen und Einrichtungen mit Einfluss auf die Energieeinsparung dürfen nicht so verändert werden, dass die energetische Qualität des Gebäudes verschlechtert wird Energiebedarfssenkende Einrichtungen sind betriebsbereit zu halten und bestimmungsgemäß zu nutzen Anlagentechnik ist sachgerecht zu bedienen Regelmäßige Wartung und Instandhaltung von Komponenten

35 RECHENVERFAHREN WOHNGEBÄUDE

36 Rechenverfahren Wohngebäude

37 Schema der Energiebilanz Nutzwärme H + W : Heizwärmebedarf des Gebäudes H ist Differenz der Transmissions- und Lüftungswärmeverluste sowie der solaren und internen Wärmegewinne. Die Nutzwärme ist die Summe des Heizwärmebedarfs und dem Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung W. Endenergiebedarf E : (inkl. Hilfsenergiebedarf HE ) Nutzwärme zuzüglich der Verluste für die Bereitstellung der Wärme im Gebäude und abzüglich der Wärmemengen aus der Umwelt. Primärenergiebedarf P : berücksichtigt die Verluste für Gewinnung, Umwandlung und Transport. Gemäß DIN V umfasst der Primärenergiebedarf keine Anteile aus regenerativen Energieträgern.

38 Vom Heizwärmebedarf zum Primärenergiebedarf

39 Berechnung von Q h mit Hilfe der Gebäudedaten Berechnung erfolgt normalerweise mit dem Verfahren nach DIN (bzw. VDIN ) mit Hilfe eines PC-Programms. Monatsbilanzierung heißt, dass für jeden Monat des Jahres der Heizwärmebedarf ermittelt wird und danach durch Aufsummierung dieser Monatswerte (sofern sie positiv sind) der Jahres-Heizwärmebedarf berechnet wird. Der Monatswert des Heizwärmebedarfs wird vereinfacht durch folgenden Ansatz bestimmt:

40 Heizwärmebedarf Wohngebäude

41 Verfahrensprizip - Übersicht Gewinne + Solare Wärmegewinne Q s + Interne Wärmegewinne Q i - Lüftungswärme- Verluste Q V Bad Wohnraum - Transmissionswärmeverluste Q T Verluste Keller unbeheizt mit Heizungsanlage Q W = Warmwasserwärmebedarf Q H = Wärmebedarf in den Räumen (Nutzwärmebed.) e P = Anlagenverluste und primärenergetische Verluste

42 Gleichungen - Transmissionswärmeverluste HT = Σ U i A i F xi + H WB + ΔH T,FH U i A i F xi : U-Wert Bauteil : Bauteilfläche : Temperatur-Korrekturfaktor H WB : Transmissionswärmeverluste über Wärmebrücken ΔH T,FH : Erhöhte Transmissionswärmeverluste bei Flächenheizungen an Außenwänden

43 Gleichungen - Lüftungswärmeverlste H V = 0,34 n V n : Luftwechselzahl V : Netto Volumen kleine Wohngebäude unter 3 Vollgeschosse: V = 0,76 V e. Größere Wohngebäude: V = 0,8 V e V e ist das von der wärmetauschenden Hüllfläche des Gebäudes umfasste Bruttovolumen.

44 Gleichungen Solare Gewinne Qs,M = Σ I s,m Σ F F F s F c 0,9 g A w F F : Abminderungsfaktor Rahmenanteil (0,6-0,9) F s : Abminderungsfaktor Verschattung Fc : Abminderungsfaktor Sonnenschutz g : Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung A w : Fensterfläche laut Rohbaumaß Die Solarstrahlung I s,m ist für verschiedene Standorte Deutschlands tabelliert. Im Rahmen des EnEV Nachweises muss mit Strahlungsdaten des mittleren deutschen Standorts nach Tabelle D.5 DIN V gerechnet werden.

45 Gleichungen Interne Wärmegewinne Q i,m = q i A N q i : A N : 5 W/m2 bei Wohngebäuden beheizte Gebäudenutzfläche Die monatlichen Wärmegewinne Q i,m ergeben sich aus nutzflächenabhängigen, tabellierten Wärmeleistungen, die DIN V zu entnehmen sind. Im Rahmen des EnEV Nachweises sind pauschale Mittelwerte zu verwenden.

46 Verfahrensprinzip - Gleichungen Q ( ) t ( H H ) ( ) t H i ep P T V P S, P I, P P Transmissionswärmeverluste HT = Σ U i A i F xi + H WB + ΔH T, FH Lüftungswärmeverluste H c n V V L PL Solare Wärmegewinne n n I ( F F F g A ) SP SP, j Fi S, i C, i i i j 1 j 1 Interne Wärmegewinne q A IP, ip, B

47 Vereinfachtes Verfahren bei 1:1 Umsetzung der Referenzausführung ist die EnEVAnforderung direkt eingehalten (Nebenanforderung beachten!) Anforderungen des EEWärmeG werden automatisch erfüllt Referenzbau- und -anlagentechnik ist nur eine Möglichkeit, mit der die EnEVAnforderung eingehalten werden kann; es gibt eine Vielzahl wirtschaftlicher Lösungen

48 Erfüllung der Anforderungen gem. EnEV Nebenanforderung

51 RECHENVERFAHREN - NICHTWOHNGEBÄUDE

52 Rechenverfahren - Nichtwohngebäude

53 Nichtwohngebäude - Wann muss bilanziert werden

54 Gegenüberstellung der Berechnungsverfahren

55 Unterschiedliche Begrifflichkeiten der Normen

56 Rechenverfahren Nichtwohngebäude - Zonierung

57 Nichtwohngebäude Wann muss zoniert werden?

58 Rechenergebnisse Nichtwohngebäude - Warum Zonierung?

59 Vereinfachtes Rechenverfahren Nichtwohngebäude 1

60 Vereinfachtes Rechenverfahren Nichtwohngebäude 2

61 Primärenergiebedarf - Nichtwohngebäude 2007 / 2009

62 Primärenergiebedarf - Nichtwohngebäude 2007 / 2009

63 Primärenergiebedarf - Nichtwohngebäude 2007 / 2009 / 2012

64 Nachweis sommerlicher Wärmeschutz

65 Sommerlichen Wärmeschutz Der sommerliche Wärmeschutz ist abhängig vom Sonneneintragskennwert S der transparenten Außenbauteile und Bauart. Der Sonneneintragskennwert hängt von folgenden Größen ab: Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung, Wirksamkeit der Sonnenschutzvorrichtung, Anteil der Fensterflächen an der Fassade, Rahmenanteil der Fenster.

66 F C bei außenliedendem Sonnenschutz F c : Abminderungsfaktor des Sonnenschutzes nach Tabelle oder ausführlich nach : Bei außen liegendem Sonnenschutz entscheidet der Strahlungstransmissionsgrad Quelle: Krause, Skript Hochschule Rosenheim

67 F C bei außenliedendem Sonnenschutz F c : Abminderungsfaktor des Sonnenschutzes nach Tabelle oder ausführlich nach : Bei innen liegendem Sonnenschutz entscheidet der Strahlungsreflexionsgrad Der U-Wert der Verglasung hat einen entscheidenden Einfluss Quelle: Krause, Skript Hochschule Rosenheim

68 Abminderungsfaktor F C für Sonnenschutzvorrichtungen DIN 4108 T2 g total = g * F C F C = Quelle: Hellwig, Skript TU München

69 Sommerlichen Wärmeschutz Weitere Einflussgrößen sind: die wirksame Wärmespeicherfähigkeit der raumumschließenden Flächen, die Lüftung, insbesondere in der zweiten Nachthälfte. die Fensterneigung und -Orientierung. Einflüsse werden durch Aufsumierung einzelner Zuschlagswerten S x zu einem Höchstwert S zul zusammengefasst. S zul = Σ S x

70 Fensterflächenanteil f ag Vorgehensweise: 1. Prüfung, ob nachweiß erforderlich ist Auf den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutz kann verzichtet werden wenn f ag kleiner als angegebene Grenzen:

71 Sonneneintragskennwert 2. Ermittlung des Sonneneintragskennwertes S nur für kritische Räume: S j ( A w, j * gtotal, j ) A G! S zul S x A w,j : Fensterfläche (licht Rohbauöffnung) g total : g-wert Glas plus Sonnenschutz A G : Nettogrundfläche des Raumes A Sx : Zuschlagswert (Bauweise / Klima

72 Verfahren der DIN 4108 T2 Sommerlicher Wärmeschutznachweis Vorgehensweise: 3. Auswahl der Klimaregion Deutschland wird in drei sommerliche Klimazonen aufgeteilt.

73 Zulässigen Sonneneintragkennwertes S zul 4. Ermittlung des zulässigen Sonneneintragkennwertes S zul S zul = ΣS x Einflussgrößen: Klimaregion Bauart (Speichermassen) Art der Nachtlüftung Fensterneigung

74 Definition der Bauart Wirksame Speicherfähigkeit Leichte Bauart: C wirk / A G < 50 Wh /(m²k) Mittlere Bauart: 50 Wh /(m²k) < C wirk / A G < 130 Wh/(m²K) Schwere Bauart: C wirk / A G > 130 Wh/(m²K] Quelle: Hellwig, Skript TU München

75 Definition der Bauart Wirksame Speicherfähigkeit Vereinfachte Ansätze aus DIN 4108 T 2 ohne Nachweis der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit Ermittlung von Cwirk nach DIN 4108 T6: C wirk =Σj (c j ρ j d j Aj ) j: jeweilige Schicht des Bauteils c: Spezifische Wärmekapazität ρ: Rohdichte d: Wirksame Schichtdicke A: Fläche des Bauteils (lichte Rohbaumaße)

76 Ermittlung der wirksamen Speichermasse Wirksame Schichtdicke d i : λ 0,1 W/(mK): Bauteil grenzt an Außenluft. Alle Schichten in Richtung des Wärmestroms bis d i,max = 0,1 m. Innenwand: halbe Schichtdicke, wenn d 0,2 m, sonst di,max = 0,1 m von beiden Seiten. Bei Wärmedämmschichten mit λ 0,1 W/(mK) und R > 0,25 m²k/w: nur Schichten bis zur Wärmedämmung, d i,max = 0,1 m. Ausführliches Verfahren DIN Detaillierte Berechnung von C wirk Verfahren für klimatisierte Räume

77 Anlage 1: Sommerlicher Wärmeschutz Nachweis Sommerlicher Wärmeschutz Beispielberechnung vereinfachtes Berechnungsverfahren Südansicht 3,00 Gesamtenergiedurchlassgrad Fenster g Fenster 0,6 10,00 Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen 2,00 1,25 5,00 F c 0,9 4,00 1,25

78 Anlage 1: Sommerlicher Wärmeschutz Quelle: DIN :

79 Anlage 1: Sommerlicher Wärmeschutz Außenwandstärke: 50 cm Nettogrundfläche = (10 m 2 x 0,5 m) x (5 m 2 x 0,5 m) = 9 x 4 = 36 m² 10,00 2,00 1,25 5,00 3,00 Südansicht 4,00 1,25

80 Anlage 1: Sommerlicher Wärmeschutz

81 Anlage 1: Sommerlicher Wärmeschutz Quelle: DIN :

84 Anlage 1: Sommerlicher Wärmeschutz Nachweis der schweren Bauart