Rosenheimer Fenstertage 2009 Prof. Dr. Elmar Junker Die neue Energieeinsparverordnung Konsequenzen für Fenster, Fassaden und Glas

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1 Hochschule Rosenheim Die neue Energieeinsparverordnung Konsequenzen für Fenster, Fassaden und Glas Einsatzempfehlungen für eine praxisgerechte Umsetzung der neuen EnEV bei Ausschreibung, Planung und Nachweis 1 Motivation und Hintergrund der EnEV Weltweit wird %, in Europa % der Primärenergie für Gebäude verwendet (UNEP 2007, EUP 2009]. In der Deutschland betrug der Primärenergieverbrauch 2007 insgesamt 477,5 Mio. t SKE (= 3870 TWh), davon waren 27 % Umwandlungsverluste und 61 % Endenergieverbrauch [E-Bilanz 2007], mit Gebäuden in allen Sektoren. Allein im Haushalt machen Heizung und Warmwasser fast zwei Drittel des Endenergieverbrauches aus. Aufgrund der globalen Erderwärmung wurden auf den UN-Klima-Gipfeln 1992 in Rio und 1997 in Kyoto beschlossen, die Emission von Treibhausgasen einzuschränken. Die Klimakonferenz im Dezember 2009 in Kopenhagen wird diese Beschlüsse erweitern und vertiefen ( Die EU hat diese Beschlüsse für Gebäude 2002 in der Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) umgesetzt. Die EPBD wird Ende 2009 deutlich erweitert und verschärft [EPBD 2009, EUP 2009], hier sollen insbesondere Netto- Nullenergiegebäude definiert und in Anzahl kontinuierlich erhöht werden. In Deutschland wurde die EPBD 2002 mit der EnEV 2007 zur CO 2 -Einsparung im Gebäudebereich umgesetzt. Das EEWärmeG (Erneuerbare Energien-Wärmegesetz) flankiert seit Januar 2009 die EnEV 2009 [EnEV 2009] und legt fest, dass der Wärmeenergiebedarf anteilig mit erneuerbaren Energien gedeckt werden muss. [EEWärmeG 2009] (nicht zu verwechseln mit dem EEG, das erneuerbare Energie bei der Stromerzeugung regelt). Die Roadmap Energie 2020 der Bundesregierung zeigt die Planung für das nächste Jahrzehnt [BMU 2009]. Wie entwickelten sich die Gebäudeanforderungen in Deutschland? 1977 wurden die Wärmeschutzverordnung (Gebäudedämmung) und die Heizungsanlagenverordnung (Anlagentechnik) eingeführt, mehrmals aktualisiert und in der EnEV 2002 vereinigt. Die zu minimierende Größe ist seit dem der Primärenergiebedarf. Die EnEV wurde bisher 2004, 2007 und 2009 novelliert, wobei es bis 2009 keine Anforderungsverschärfungen gab (Bild 1). Die EnEV reguliert Wohn- und Nichtwohngebäude und der zu erwartende Energiebedarf für feste Randbedingungen wird berechnet. Dabei spielen die Qualität der Gebäudehülle, Lüftungsverluste, Warmwassererzeugung und die Qualität der verwendeten Anlagentechnik die Hauptrollen (plus Beleuchtung in Nichtwohngebäuden). Es werden feste Obergrenzen für den Primärenergieverbrauch und die Qualität der Gebäudehülle festgelegt. Für Nichtwohngebäude wird das Gebäude mit einem Referenzgebäude gleicher Geometrie und festgelegter Ausstattung verglichen. Außerdem wird bei Änderung von Gebäuden (Sanierung) festgelegt, welche energetischen Mindeststandards einzuhalten sind. Mit der EnEV 2007 wurde auch ein Gebäude-Energielabel in ift Rosenheim Seite 79 von 194

2 Bild 1 Die Entwicklung des Endenergiestandards von den Wärmeschutzverordnungen bis zum Nullenergiehaus [Schulze-Darup 2007] Analogie zur weißen Ware (Haushaltsgeräte) eingeführt. Dieser Energieausweis ist bei Neubau, Verkauf oder Vermietung eines Gebäudes oder einer Wohnung vorzuweisen. 2 Die neue EnEV Allgemeines Die derzeit gültige EnEV ist seit in Kraft [EnEV 2009]. Im Folgenden werden ihre konkreten Auswirkungen für Fenster, Fassaden und Verglasungen in Wohn- und Nichtwohngebäuden bei Neubau und Sanierung sowie die Änderungen zur Vorgängerversion skizziert. (Details siehe auch [Junker 2009a].) 2.2 Änderungen im Berechnungsverfahren Für Wohngebäude wird nun auch das Referenzgebäudeverfahren verwendet, d. h. die Anforderungen werden über ein Gebäude gleicher Geometrie, Ausrichtung mit festgelegter energetischer Minimalqualität und Anlagentechnik ermittelt. Für Wohngebäude besteht eine Wahlmöglichkeit für den Nachweis zwischen den Verfahren nach DIN V /DIN V und nach DIN V 18599, die vom Nichtwohnungsbau bekannt ist; Berechnungsergebnisse nach DIN V liegen dabei meist 6 12 % höher [Feist 2008]. DIN V soll hierzu um einen kompakten Teil für die Bilanzierung von Wohngebäuden erweitert werden [Maas 2009c] und wird 2012 evtl. die einzige Rechengrundlage sein [Feist 2008]. Das bisherige vereinfachte Berechnungsverfahren für Wohngebäude aus der EnEV 2007 entfällt vollständig! (Damit konnte man den Energiebedarf noch gut überschaubar mit einem Taschenrechner ermitteln). Dadurch ist man nun bei allen Gebäudetypen auf die Verwendung komplexer Softwareprogramme angewiesen. Programme verschiedener Hersteller zeigten allerdings teils weit abweichende Ergebnisse [Fehlauer 2009]. Aus diesem Grund wurde im April 2009 eine Gütegemeinschaft für DIN Software als Qualitätssicherungsmaßnahme gegründet. 2.3 Fakten für den Neubau Der Jahres-Primärenergiebedarf wird durchschnittlich gegenüber 2007 um 30 % gesenkt. Durch die neue Verwendung des Referenzgebäudeverfahrens im Wohnungsbau kann die tatsächliche Verschärfung nicht pauschal beziffert Seite 80 von 194 ift Rosenheim

3 Tabelle 1 Auslegung der Referenzgebäude nach EnEV 2009 und Vergleichswerte EnEV 2007 Tabelle 2 Nebenanforderung der EnEV für Wohngebäude (Änderung des Verfahrens von Höchstwerten für H T von A/V-Werten auf Gebäudetypen) werden (Tabelle 1). Die Anforderungen an die Wärmedämmung der gesamten Gebäudehülle (spezifischer Transmissionswärmeverlust H T ) wurde gegenüber 2007 um ca % verschärft, wobei die Abhängigkeit der Anforderungen vom A/V-Verhältnis (Oberfläche/Volumen) des Gebäudes und den Fensterflächenanteilen entfällt (Tabellen 2 und 3). 2.4 Fakten für die Sanierung von Gebäuden Bei größeren baulichen Änderungen der Gebäudehülle, bei Erweiterungen und Ausbau gibt es zwei Alternativen (jeweils 30 % Verschärfung gegenüber 2007): entweder halten die ausgetauschten Bauteile die U max -Werte von Tabelle 4 ein, oder der Jahres-Primärenergiebedarf des ift Rosenheim Seite 81 von 194

4 Tabelle 3 Nebenanforderung der EnEV für Nichtwohngebäude; Änderung des Verfahrens auf mittlere U-Werte U von Bauteilgruppen (ausgenommen Außentüren) Tabelle 4 Sanierungsfall: Höchstwerte des Wärmedurchgangskoeffizienten U (Sonderverglasungen: etwas höhere Werte) Referenzgebäudes nach Tab. 1 und H T (bzw. U, Tabellen 2 und 3) des geänderten Gebäudes übersteigen die Werte eines gleichartigen Neubaus um nicht mehr als 40 %. 2.5 Weitere Regelungen Allen Maßnahmen müssen über die Nutzungsdauer des Gebäudes wirtschaftlich sein ( 25(1)). Beim Energieausweis gibt es keine wesentlichen Änderungen zu Nachrüstpflichten in Altbauten (Dach- & Geschossdeckendämmung) Der Vollzug der Verordnung wird verbessert ( 26a): Unternehmererklärungen für den Eigentümer werden eingeführt, d. h. es ist der Unternehmer verantwortlich, der das Gewerk baut; er muss eine Erklärung auf Einhaltung der EnEV auszuhändigen. Ordnungswidrigkeiten für Verstöße werden eingeführt. 2.6 Einsatz erneuerbarer Energien Der Einsatz erneuerbarer Energien wird im neuen Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EE- WärmeG) für alle Gebäude (> 50 m 2 ) vorgeschrieben. Eine Besonderheit dabei ist, dass mit einer 15-prozentigen Unterschreitung der Wärmeschutzanforderungen gemäß EnEV die Anforderung des EEWärmeG auch erfüllt wird. Eine Detailregulierung folgt hier auf Länderebene. 3 Ausblick EnEV Laut Bundesumweltministerium [BMU 2009] soll die EnEV im Jahr 2012 um weitere 30 % verschärft werden. Wie groß die jeweiligen Anteile für Gebäudehülle (mittleren U-Werte der Bauteile) und der Anlagentechnik sein werden, ist derzeit noch unbekannt. Ziel ist es, im Zeitraum die EnEV-Anforderungen für den Neubau auf Passivhausniveau anzuheben [Hegner 2008] und dann die Zahl von Nullenergiehäusern kontinuierlich anzuheben [EPBD 2009] (Bild 1). Seite 82 von 194 ift Rosenheim

5 4 Konsequenzen für Glas und Fenster 4.1 EnEV Hochwertige Fenster und Fensterflächenanteil Generell ist die EnEV 2009 für die Fenster- und Glasindustrie vorteilhaft, da mehr höherwertige Verglasungen (mit niedrigerem U) gebraucht werden. Für große Fensterflächen in Gebäuden besteht über die Nebenanforderung für H T (Tabellen 2 und 3) aber eine indirekte, zusätzliche Verschärfung der U-Werte von transparenten Bauteilen [Maas 2009b], dies kann für Wohngebäude mit einem Excelsheet einfach überprüft werden [Junker 2009b]: Wohngebäude: Es werden die Fensterflächen deutlich reduziert, falls nur die U-Werte des Referenzgebäudes ausgeschrieben und Wärmebrücken ohne Nachweis (Zuschlag U WB =0,1 W/(m²K)) berücksichtigt werden (DIN , b): Dann halbiert sich der Fensterflächenanteil in der Außenwand z. B. von 24 % auf 12 % im Vergleich zu U WB =0,05 W/(m²K) mit Nachweis nach DIN 4108, Beiblatt 2 (siehe auch DIN V , ). Ähnliches tritt auch ein, falls opake Bauteile mit schlechteren U- Werten als im Referenzgebäude geplant werden. U W sollten bald deutlich unter 1,3 W/(m²K) liegen. Nichtwohngebäude: Es kommen erneuerbare Energien zum Einsatz: Dann greift die Nebenanforderung und Doppelverglasung reicht bei 100% Fensterflächenanteil (kaum Verschärfung zu 2007) [Maas 2009a]. Es kommen keine erneuerbaren Energien zum Einsatz: Dann sind die EnEV-Anforderungen lt. EEWärmeG um 15 % zu unterschreiten: es wären rechnerische U cw -Werte von Vorhangfassaden von 0,9 W/(m²K) zu erreichen; im Falle von Kühlung und 100% Fensterflächenanteil sogar U cw unter 0,6 [Maas 2009a]. Hier müssen also andere bauliche Optimierungen zum Zuge kommen. Wohn- und Nichtwohngebäude: Die solaren Gewinne der Fenster werden im Sanierungsfall und Bauteilverfahren nicht berücksichtigt, da nur der reine U-Wert (Dunkel- Situation) reguliert ist (s. u.) Genauigkeit der U-Werte in der EnEV: Widerspruch zur Normung Nicht normkonform ist der Aspekt, dass die U- Werte in den Tabellen 1 4 immer auf zwei Nachkommastellen genau reguliert sind: z. B., dass Fenster, die im Sanierungsfall eingebaut werden, einen U-Wert von 1,30 W/(m²K) oder besser haben müssen. Ein Fenster mit U-Wert von 1,33, abgerundet nach Norm auf 1,3 W/(m²K), wäre hier formal nicht erlaubt (analog beim maximalen U- Wert der Verglasung von z. B. 1,1 W/(m²K)). Im Widerspruch zu diesen drei signifikanten (d. h. wertanzeigenden) Stellen steht, dass in den Normen (EN 673, 9.1; EN ISO , 7.4) zur Berechnung der U-Werte immer auf zwei signifikante Stellen gerundet wird, weil die Mess- und Berechnungsverfahren keine höhere Genauigkeit hergeben (daher dürfen auch Prüfzeugnisse, CE- Zeichen und die Unternehmererklärung keine anderen Werte enthalten). Die EnEV verweist auch in 23 und in den Fußnoten der Tabelle1, Anl. 3 (Sanierung, entspricht Tabelle 4, s. oben) auf die Regeln der Technik, die allerdings nur zwei signifikante Stellen zulassen. Es gibt daher Anfragen an der Auslegungsausschuss der EnEV, die U-Werte von 1,30 und 1,10 etc als 1,3 und 1,1 auszulegen, so dass die EnEV normkonform wird. Ergebnisse dazu liegen hoffentlich schon bis zu den Fenstertagen vor und werden unter [DIBT 2009] veröffentlicht. Wichtig ist, dass dies nur ein Problem im Sanierungsfall bei Verwendung des Bauteilverfahrens ist. Wird im Sanierungsfall das gesamte Gebäude gerechnet (40 %-Regel), oder im Neubau spielen die signifikanten Stellen keine Rolle, da die Zahlen ja nur Rechenwerte im Vergleich zum Referenzgebäude sind. ift Rosenheim Seite 83 von 194

6 4.2 EnEV EnEV 2012 Eine Verschärfung der EnEV um weitere 30 % ist angekündigt [BMU 2009, Hegner 2008, Abb. 1]. Je nach Aufteilung auf Gebäudehülle und Anlagentechnik und damit dem Grad der Reduktion der Referenzwerte von Tabelle 1 sowie der Nebenanforderungen ergeben sich beim Fensterflächenanteil von Wohngebäuden deutliche Einschränkungen zu heute typischen Fensterflächen bis hin zu Gebäuden, die nicht mehr ausreichend mit Tageslicht versorgt werden [Maas 2009b, Junker 2009b]. Dies ist nicht im Sinne der EnEV. Egal, ob das neue U W-Referenz bei 0,9 oder 1,1 W/(m²K) liegen wird (U cw etwas höher): Die Fensterindustrie wird unabhängig von den verwendeten Rahmenmaterialien ihre Produkte kurzfristig weiter stark wärmetechnisch verbessern müssen, um ganze Produktfamilien unter diesen Werten anbieten zu können (auch um weiterhin hohe Fensterflächenanteile in Nichtwohngebäuden mit Kühlung realisieren zu können, siehe 4.1.1). Für 2012 muss die Forderung an die Planer der EnEV bestehen, die solaren Gewinne von Fenstern im Bauteilverfahren für die Sanierung wieder mit Hilfe eines U-effektiv (analog Wärmeschutzverordnung 1995) den Fenstern zuzuordnen, sonst führt die Nebenanforderung zu viel zu kleinen Fensterflächen und erhöhtem Strombedarf für Tageslicht. Allerdings ist der sommerliche Wärmeschutz dann auch mit einzubeziehen, denn Fenster mit hohen g-werten haben hohe solare Gewinne (Heizenergiebedarf sinkt), aber erzeugen auch einen hohen Wärmeeintrag im Sommer (Kühlenergiebedarf steigt), letzteres ist nicht nur im Nichtwohnungsbau relevant EnEV Zunächst ist das Passivhaus, dann das Nullenergiehaus das Ziel [Hegner 2008, EPBD 2009, Abb. 1]. Die Bundesregierung will das Modernisierungstempo im Gebäudebestand verdoppeln, z. B. Fensteraustausch nach 25 statt nach aktuell 48 Jahren. Außerdem sollen Neubauten ab 2020 keine fossilen Brennstoffe mehr benötigen [BMU 2009]. Wie sieht die Zukunft der transparenten Bauteile aus? Das Ziel ist eine gute Tageslichtnutzung, ein extrem niedriger U-Wert, ein hoher g-wert (hohe solare Gewinne) und eine Kombination des Fensters mit variabel geregelten Sonnenschutzeinrichtungen (g total ), um eine Überhitzung im Sommer zu vermeiden (keine/wenig Kühlung nötig). Unternehmen, die integrierten intelligenten Sonnenschutz im Fenster anbieten können, (evtl. auch über eine Kooperation mit Partnerfirmen aus der Rollladen-/Markisen-Branche) sind sicher bestens aufgestellt. Reine Sonnenschutzgläser reduzieren zwar den Kühlbedarf, erhöhen aber auch den Heizenergie- und Beleuchtungsbedarf. So sind zukünftige Glasflächen in Gebäuden Solarkraftwerke in der Wand und müssen als diese auch richtig von den Planern der EnEV 2012ff berücksichtigt werden. 5 Literatur Hinweis: Da Internet-Links häufig nicht sehr lange Bestand haben oder sich die Verzeichnisstruktur ändert, sollten sich Interessenten diese Literatur zeitnah nach den Rosenheimer Fenstertagen 2009 downloaden (alle Links wurden im September 2009 vom Autor überprüft). [1] [BMU 2009] Bundesministerium für Umwelt: Neues Denken Neue Energie: Roadmap Energiepolitik ( ) admap_energiepolitik_bf.pdf und Energieeffizienzplan ergieeffizienzplan.pdf [2] [DIBT 2009] Achiles: Ergebnisse der Auslegung der EnEV werden veröffentlicht unter: g.html [3] [E-Bilanz 2007] download.php?filedata= pdf&filename=ener gieflussbild_2007_kurz.pdf&mimetype=application/pdf Seite 84 von 194 ift Rosenheim

7 [4] [EEWärmeG 2009] _waermeg.pdf [5] [EnEV 2009] Der Text der Energieeinsparverordnung 2009: Amtliche Version (nicht druckfähig): enev_2009_0_090430_bundesgesetzblatt_amtliche_fass ung_leseversion.pdf Druckfähige Version: Gesetze_Verordnungen/EnEV/2009_03_24_ Nichtamtliche_Lesefassung_EnEV_2009_Umbruch endg.pdf Druckfähige Version in Englisch: 09_aktuelle_nichtamtliche_Lesefassung_180309_englisc h_internetversion ohne_formulare_.pdf Dena-Zusammenfassung: a-infotext_zur_enev_09-stand_veroeffentlichung _Bundesanzeiger_ _neu.pdf [6] [EPBD 2009] Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EU Energy Performance of Buildings Directive) : effizienz_gebaeude.htm 2009: englisch: epbd_2009_neufassung_entwurf_engl_ pdf deutsch: LexUriServ.do?uri=COM:2008:0780:FIN:DE:PDF Status 2009: e&dosid=197624# [7] [EUP 2009] Europaparlament: Auf Gebäude entfallen 40 % des Gesamtenergieverbrauchs der EU : -//EP//TEXT+TA+P6-TA DOC+XML+V0//DE [8] [Fehlauer 2009] Fehlauer et al.: Qualitätsprüfung von Energieausweis- Software. Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung, Online-Publikation 2009, Preprint. oeffentlichungen/bbsronline/bbsronline.html [9] [Feist et al. 2008] O.Kahl, W. Feist, et al.: Bewertung energetischer Anforderungen im Lichte steigender Energiepreise für die EnEV und die KfW-Förderung. BBR-Online-Publikation Nr. 18/2008. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. Dezember S. 207ff. oeffentlichungen/bbsronline/2008/on html [10] [Hegner 2008] H.D. Hegner KS-Bauseminar März _hegner_enev2009_vortragsfolien.pdf [11] [Junker 2009a] E. Junker: Auswirkungen der EnEV 2009 für Fenster, Fassaden und Verglasungen. Glas und Rahmen, 60, Nr. 4, 2009, S , -rahmen/8342.html oder [12] [Junker 2009b] E. Junker: Berechnungen zum Fensterflächenanteil für Gebäude nach EnEV 2009ff. Bericht für das ift Rosenheim. August Demnächst auf [13] [Maas 2009a] A. Maas: Berechnungen zur EnEV 2009, Teil 1. Ing.- Büro Hauser. Unveröffentlichter Bericht für den Verband der Fenster- und Fassadenhersteller e.v., VFF, Frankfurt, [14] [Maas 2009b] A. Maas: Berechnungen zur EnEV 2009, Teil 2. Ing.- Büro Hauser. Unveröffentlichter Bericht für den VFF, [15] [Maas 2009c] A. Maas: Entwicklung eines Normteils zur DIN V für Wohngebäude BBR-Online-Publikation Nr. 07/2009. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. März chungen/bbsronline/2009/on html oeffentlichungen/bbsronline/bbsronline.html [16] [UNEP 2007] United Nations Environment Programme UNEP: Buildings and Climate Change. ISBN: (publ. Oct. 2006). Page V & /PA -BuildingsClimate.pdf siehe auch: ift Rosenheim Seite 85 von 194

8 [17] [Schulze-Darup 2007] n/themen/gebaeude_energie/tagungsunterlagen/02_hun dhausen_vortrag.pdf (S.4), Kontakt und Downloads über Prof. Dr. Elmar Junker Geboren 1962 in Simmern/Hsr Allgemeine Hochschulreife in Simmern/Hsr Studium der Physik an der Universität Bonn mit Abschluss Dipl.-Phys Promotion an der Universität Bonn am Institut für Physikalische Chemie mit Abschluss Dr. rer. nat Projektleiter und Verantwortlicher für neue Technologien (u. a. Wärmetransport und Neue Materialien) im Vorentwicklungszentrum des Electrolux Konzerns an den Standorten Herborn/Hessen und Fredericia/Dänemark Produktgruppenverantwortlicher im Entwicklungsprozess für Elektrogeräte (Schwerpunkte u. a.: Wärme-/Feuchtetransport, Reinigung von Oberflächen, Qualitäts- & Lieferantenmanagement) bei der Rational AG in Landsberg/Bayern seit 2003 Professor an der Hochschule Rosenheim in der Fakultät für Angewandte Natur- und Geisteswissenschaften für die Bereiche Physik, Bauphysik und Astronomie WS 2006/07 Wissenschaftlicher Angestellter am Fraunhofer-Institut für Bauphysik in Holzkirchen im Bereich Raumklima SS 2009 Wissenschaftlicher Angestellter am ift Rosenheim im Bereich Forschung/Entwicklung und Bauphysik Seite 86 von 194 ift Rosenheim