Warum durch kleinen Veränderungen in der EnEV 2016 bezahlbares Bauen möglichen wäre am Praxisbeispiel einer Quartierssanierung

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1 Warum durch kleinen Veränderungen in der EnEV 2016 bezahlbares Bauen möglichen wäre am Praxisbeispiel einer Quartierssanierung Taco Holthuizen, GF ezeit Ingenieure Gebäude N, Energiewende durch energieeffiziente Gebäude und Quartiere im Einklang mit dem Nutzer, 7. Symposium, RWTH Aachen University, 22. Juni 2016 SOHO (ESA & NASA) für ezeit Ingenieure GmbH

2 LP 0-5, Gebäudehülle und Haustechnik LP 10, Monitoring und Fazit

3 LP 0-5, Gebäudehülle und Haustechnik

4 Geoportal Berlin /DOP20RGB Sanierung-Neubau: Lichterfelde Süd, Märkische Scholle Wohnungsunternehmen eg 841 Bestandswohnungen ca. 142 neue Wohnungen m² Wohnfläche Hohe Instandhaltungskosten Hoher Heizwärmeverbrauch 50 % der Mitglieder > 65 Jahre Erst die energetische Optimierung ermöglicht sozialverträglichen Umbau!

5 Energiebedarf Heizung-Warmwasser hoch ca. 111 Zzgl. Warmwasser! ca. 154 ca. 124 sehr hoch ca. 168 ca. 174 Heizwärmeverbrauch in kwh/(m² a) ezeit Ingenieure GmbH

6 Sanierungsvarianten Ausführungsvariante 1 Ausführungsvariante 2 Ausführungsvariante 3 ezeit Ingenieure GmbH

7 Haus 1 ezeit Ingenieure GmbH

8 Wirtschaftlichkeit Gesamtmaßnahme (Stand 2013) Höhere Investition führt zu Einsparung! (Betrachtung 10 Jahre) Jahresarbeitszahl, Systemjahresarbeitszahl, ep: Simulation und Nachweis ist Voraussetzung für Fördertöpfe des Bundes Fazit: Durch energetische Optimierung wird Modernisierung subventioniert! Bruttowarmmiete 7,94 /m². Nach der Sanierung neu 8,25 /m²

9 Primärenergiebedarf CO 2 - Reduktion Q p = (Q h + Q w ) x e p Direkte Abhängigkeit Qh Gebäudehülle CO2-Anteil in 1. Gebäudetemperierung 2. Materialeinsatz e p Haustechnik Ziel: CO 2 - Minimierung

10 CO 2 - Reduktion EEWärmeG e p < 0,8 Q p = (Q h + Q w ) x e p (Q h + Q w ) = 60 kwh/m 2 e p = 2.5 Q p = 150 kwh/m 2 xa (Q h + Q w ) = 60 kwh/m 2 e p = 1.0 Q p = 60 kwh/m 2 xa (Q h + Q w ) = 60 kwh/m 2 e p = 0.5 Q p = 30 kwh/m 2 xa (Q h + Q w ) = 60 kwh/m 2 e p = 0.3 Q p = 18 kwh/m 2 xa (Q h + Q w ) = 60 kwh/m 2 e p = 0.1 Q p = 6 kwh/m 2 xa Ziel: CO 2 - Minimierung Systemversagen (Q h ) e p < ca. 0.7

11 Ökologisch optimale Dämmstärken bei Wohngebäuden Schweizer Studie(*): Grenznutzen als mathematisches Modell Bezugsgrößen Primärenergiebedarf, Treibhauspotential (CO2-Äquivalente) ökologisch Knappheit Strom Mix heute: Primärenergie: Optimaler U-Wert 0,10 W/m²K Treibhauspotential: Optimaler U-Wert 0,19 W/m²K Umweltbelastungen: Optimaler U-Wert 0,10 W/m²K Strom Mix 2050: Primärenergie: Optimaler U-Wert 0,25 W/m²K Treibhauspotential: Optimaler U-Wert 0,22 W/m²K Umweltbelastungen: Optimaler U-Wert 0,18 W/m²K Seit 2012: Systemversagen ab ca. 8 cm Dämmstärke! (*) Ökologisch optimierte Dämmstärken bei Gebäuden, D. Wohlgemuth, D. von Gunten, C. Zeyer, H.-J. Althaus, H. Manz, Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin Bauphysik 37 (2015), Heft 5

12 Thermischer Kollektor Abluft Gratisenergie aus Abluft ezeit Ingenieure GmbH

13 Gratisenergie aus der Abluft HEAL-Technik Hochwertige Energie aus der Abluft Heizungswärme Passiver Sonneneinstrahlung Abwärme der Beleuchtung Abwärme der Nutzer Prozesswärme der Geräte (PC etc.) Abwärme und Feuchte vom Duschen etc. + Heißgasabschöpfung ezeit Ingenieure GmbH

14 Gratisenergie aus der Abluft A +++ Abluftlage Luft-Sole-Wasserwärmepumpe ezeit Ingenieure GmbH

15 Thermischer Kollektor Sonne Gratisenergie Sonne SOHO (ESA & NASA) für ezeit Ingenieure GmbH

16 Gratisenergie Solarthermie Gratis Energie Solarthermie Problem der Speicherung Gewinn - Maximierung Achtung: Phasenverschiebung

17 Wirtschaftlichkeit - Solarthermie Energie-Umsetzung aus 1 m² Flachkollektor < 35 Warmwasser (WW) WW+ Heizungsunterstützung 200 kwh/a 300 kwh/a Solarthermie wirtschaftlich ab ca. 300 kwh/a < 35 Regelungstechnik seit 2007 WW+ Heizung+ Speicher Regelungstechnik 2014 WW+ Hz+ Speicher+ Kühlung 700 kwh/a > 800 kwh/a

18 Wärmekollektor Erdreich Gratisenergie Erdreich Saisonalpufferspeicher ezeit Ingenieure GmbH

19 Lage des Saisonalpufferspeichers etank

20 Haus 1: etank Temperaturverlauf etank Temperaturniveau (3-5 C) nicht unterschritten

21 Dynamischer Energiemanager DEM Energiemanagement ezeit Ingenieure GmbH

22 Energiemanagement 123 Lüftungsanlage ABC Solaranlage? Gastherme Wärmepumpe Fernwärme etc. abc Puffer- oder Schichtenspeicher ABC Erdspeicher ABC Effizienzverlust durch Kommunikationsprobleme ezeit Ingenieure GmbH

23 Dynamischer EnergieManager DEM Puffer- oder Schichtenspeicher Lüftungsanlage Solaranlage DEM Gastherme Wärmepumpe Fernwärme etc. Erdspeicher Energie - Wandler ezeit Ingenieure GmbH

24 Dynamischer EnergieManager DEM DEM: Thermischer Manager Lüftungsanlage PV- PVT Solaranlage DEM BHKW Gastherme Wärmepumpe Fernwärme etc. Gebäude Batterie Puffer- oder Schichtenspeicher Erdspeicher Auto Batterie + Speicher Gebäudemasse DEM: Strom - Manager ezeit Ingenieure GmbH

25 DEMooS - Energiemanagement Das System kann Regelenergie zur Verfügung stellen! ezeit Ingenieure GmbH

26 Vorplanung: Anlagensystem ezeit Ingenieure GmbH

27 Geoportal Berlin /DOP20RGB Ressourcenoptimierung durch Vernetzung 1) ) ) DEM Solarthermie 1) PV / PVT Erdspeicher 2,5 m²/we Batterie Strom Kaltnetz Einsparung? U=0,25 W/m²K Gefördert durch das Umweltinnovationsprogramm

28 Geoportal Berlin /DOP20RGB Sanierung-Neubau: Lichterfelde Süd, Märkische Scholle Wohnungsunternehmen eg Gefördert durch das Umweltinnovationsprogramm Sozialverträgliches Wohnen und Bauen ist möglich!

29 LP 10, Monitoring und Fazit

30 Gratisenergie in ,5 % des Energiebedarfs 30,1 % Ertrag 633 kwh/m² 40,0 % des Energiebedarfs EEWärmeG erfüllt! ezeit Ingenieure GmbH

31 Haus 1: Optimierung Plausibilität der Solareinstrahlung Kontrolle des Warmwasserverbrauchs TWW Temperatursenkung von 55 C auf 47 C WP-Kaskade, 3stufige Optimierung Druckregulierung der Wärmepumpen Etc.

32 Kosten thermischer Energie % Effizienzsteigerung im 2. Betriebsjahr erwartet

33 Kosten thermischer Energie 2015 Wird durch politische Rahmenbedingungen und nicht durch Technik verhindert! Grenzwerte

34 Fazit 2015 Strom produziert: / kwh Strom verbraucht: kwh Endenergie (mit Gabriel-Effekt): Endenergie (ohne Gabriel-Effekt): 13,65 kwh/m² 7,20 kwh/m² Primärenergiebedarf nach EnEV: 12,96 kwh/m²xa e p = 0.26 (2016) Q p = 11,02 kwh/m 2 xa Primärenergiebedarf in 2050 lt. Europäische Kommission: 30 kwh/m²xa

35 Fazit BV LFS ESG 2050: Erreicht! Bild: Energieeffizienzstrategie Gebäude, S. 19, Herausgeber BMWi,

36 Fazit Wenn die EnEV nur Q P vorgeben und die Graue Energie berücksichtigen würde, könnten wir 1. sozialgerechte Heizenergiekosten < 6 Cent pro kwh erreichen, 2. deutlich mehr Ressourcen und Baukosten einsparen, 3. deutlich mehr CO2 reduzieren und 4. die Sanierungsquote steigern. Das System ist skalierbar, stellt Regelenergie zur Verfügung und liefert einen Beitrag zur Stromnetzstabilisierung! Bezahlbares Wohnen und Bauen wäre möglich!

37 Vielen Dank. Gebäude N, Energiewende durch energieeffiziente Gebäude und Quartiere im Einklang mit dem Nutzer, 7. Symposium, RWTH Aachen University, 22. Juni 2016 SOHO (ESA & NASA) für ezeit Ingenieure GmbH