ENERGIEEFFIZIENTES BAUEN UND SANIEREN Vorlesung

Transkript

1 ENERGIEEFFIZIENTES BAUEN UND SANIEREN Vorlesung

2 Zur Person Christoph Mitterer Abteilung Raumklima / Gruppe Klimadesign International: Asia & Middle East Dipl.-Studium Holzbau und Ausbau (- 2000) Dipl.-Wirtschaftsingenieur-Studium (- 2003) Master-Engineer-Studium (- 2007) Fraunhofer IBP Holzkirchen (seit 2004) China und Korea ( ) UAE; Masdar City (2010) Lehrauftrag Hochschule München (seit 2010)

3 Inhaltsübersicht Analyse Ihrer Erwartungen Klimagerecht bauen Bauphysik international Vorstellung der Seminararbeit Grundlagen ENEV I

4 Ihre Erwartungen kurze Analyse

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6 Selektion Ihre Antworten Welche Erwartungen haben Sie an diese Veranstaltung? kleines Seminar, mit anderen diskutieren, Meinung austausen eine kleine Exkursion Vertiefung bauphysikaliser Kenntnisse Zusammenhänge verstehen praxisnahe Beispiele moderne Ausführungsvarianten Umsetzung der ENEV Energieausweis erstellen Software für Energieausweis Praxisbeispiele Verfahren und Förderungen Marktübersicht über Systeme Stand der Technik moderne Anlagentechnik richtig Sanieren

7 Selektion Ihre Antworten Wann und wie ist Ihnen Energieeffizientes Bauen schon begegnet? teilweise in Bachelor-Vorlesungen - lange her Medien und allgemeine Diskussion Praktika und berufspraxis Bekannte und eigene Wohnung

8 Selektion Ihre Antworten Was wollen Sie in dieser Veranstaltung NICHT auf den Tisch bekommen? Nur Theorie Tabellen und Regelwerke Wiederholung der Bauphysikvorlesung nur bauphysikalische Berechnungen Gebäudetechnik im Detail zu schwere Prüfung stupide Auswendiglernprüfung zu viel und zu trockener Unterricht

9 Klimagerecht bauen Bauphysik international Climate specific design and indoor environment monitoring gesondertes Dokument

10 Seminararbeit

11 Aufgabenstellung Eine Eigentümerin eines Wohngebäudes in Rosenheim möchte eine Energieberatung. Sie bewohnt mit ihrer 4-köpfigen Familie das Einfamilienhaus aus dem Jahr 1936 selbst. Als Energieberater erstellen Sie für die Familie einen Energieausweis für den Ist- Zustand des Gebäudes und machen einen Vorschlag für eine energetische Sanierung, nach den Richtlinien der aktuellen ENEV. Dabei beraten Sie die Kundin zu verschiedenen Energiestandards und Fördermöglichkeiten. Für die Bearbeitung dieser Aufgabe sendet die Kundin Ihnen die Baupläne und Bilder von ihrem Haus zu. Für Details, die daraus nicht ersichtlich sind, recherchieren Sie typische Aufbauten oder treffen sinnvolle Annahmen oder wenden sich ggf. mit konkreten Fragen an die Besitzerin. Die Kundin wünscht zwei Dachfenster im Obergeschons (Küche und Wohnzimmer)

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13 Übersichtsplan

14 Erdgeschoss

15 Obergeschoss

16 Kellergeschoss

17 Schnitt A-B

18 Südansicht

19 Ostansicht

20 Nordansicht

21 Lageplan 1:1000

22 Zusätzliche Informationen Alle Außenwände bestehen aus Mauerwerk. Keller ist betoniert. Genaue Aufbauten sind nicht bekannt. Achtung! Unterschiedliche Dicken der Außenwände im EG und OG Die Giebelwänden im OG z.t. mit einem ausgemauerten Fachwerk ausgeführt. Genauer Aufbau nicht bekannt. Dach und oberste Geschossdecke sind ungedämmt, aber in der Balkenlage ist eine Kiesschüttung von etwa 10 cm. Eine Zentralheizung wurde 1992 installiert. Im unbeheizten Keller steht ein Heizkessel mit Gasbrenner und integriertem Warmwasserspeicher. Alle Fenster wurden 1992 mit Zweischeiben-Isolierglas und Holzrahmen ersetzt.

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24 Ausgemauertes Fachwerk auf Giebelseiten

25 Heizungsanlage

26 Regelungen und Anforderungen für die Seminararbeit Die Seminararbeit wird in Gruppen mit 4 oder 5 Studenten ausgearbeitet. Die Gruppe organisieren sich selbständig und verteilt die Aufgaben gleichmäßig. Alle Nachweise und Ergebnisse sind schriftlich zu dokumentieren und in einer 15-minütigen Präsentation mit anschließender Diskussion im Kurs vorzustellen. Soweit möglich sollte kenntlich gemacht werden, wer welche Teile und Aufgabe in der Gruppe bearbeitet hat. Die Seminararbeit ist Voraussetzung für die Zulassung zur Prüfung. Sie wird nicht benotet, da sie nicht mit der Prüfungsnote verrechnet werden darf. Die Qualität der Ausarbeitung und der Präsentation wird honoriert und kann bei der Stellung und Korrektur der Prüfung zu Gunsten der Studenten berücksichtigt werden.

27 Für die Seminararbeit wird von jeder Gruppe erwartet: Vollständiger Energieausweis Energiebedarfsausweis für das Bestandsgebäude Mindestens ein sinnvolle Sanierungsvariante Maßnahmen zur Optimierung der Gebäudehülle Anlagentechnische Komponente, z.b. Solaranlage für Brauchwassernutzung oder zusätzlich Heizungsunterstützung, Lüftungsanlage mit WRG Den zu erreichenden Energiestandart kann jede Gruppe für sich selbst definieren. Vereinfachung für den Energieausweis: Balkon und Dachgaube können vernachlässigt werden Keller kann vernachlässigt oder eine Unterkellerung der gesamten Grundfläche kann angenommen werden.

28 Für die Seminararbeit wird von jeder Gruppe erwartet: Berechnung einer geometrischen und einer konstruktiven Wärmebrücke Vor der Sanierung und nach der Sanierung Energetischer Verbesserungsvorschlag für Balkon (nicht für Energieausweis) Berechnung des U-Wertes für ein zusammengesetztes Bauteil Siehe ausgemauertes Fachwerk auf der Giebelseite Auslegung der Heizungsanlage und Lüftungsanlage für den Sanierungsvorschlag Begründung der Auswahl der Varianten Materialien, Anlagentechnik, Warum wurde dieser Sanierungsgrad gewählt? Berücksichtigung von Förderprogramme

29 Lernziele der Seminararbeit Praxisnahe Durchführung der Energieausweiserstellung Übung der damit verbundenen Nachweise und Berechnungen Umgang mit Software für Wärmebrücken oder Energieausweise Auseinangersetzung mit verschiedene Energiestandards und Förderprogrammen Übung zur Auslegung von Heizungs- und Lüftungsanlagen Top Vorbereitung für die Prüfung Fragen aus der Bearbeitungsphase oder der Präsentation und Diskussion der Ergebnisse können Prüfungsstoff sein.

30 Grundlagen ENEV

31 ENERGIEEINSPAR- VERORDNUNG (ENEV 2009)

32 Energieeinsparverordnung 2009 Fünf Gründe für den Wärmeschutz: 1. Energieeinsparung und Umweltschutz 2. Sicherung der thermischen Behaglichkeit 3. Sicherung hygienischer Wohnverhältnisse 4. Vermeidung von Bauschäden 5. Verringerung der thermischen Beanspruchung der Bauteile

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34 Gesetzliche Anforderungen Quelle:

35 Entwicklung des Heizwärmebedarfs Quelle:

36 Wärmeschutzverordnung 77 und `82/84 (DIN 4108) Quelle:

37 Wärmeschutzverordnung 95 (DIN 4108) Quelle:

38 Basiselemente der ENEV Quelle:

39 Energieeinsparverordnung 2002 Quelle:

40 Bilanzierung des Heizenergiebedarfs nach der EnEV Quelle:

41 Bilanzierung des Heizenergiebedarfs nach der EnEV Quelle:

42 Bilanzierung des Heizenergiebedarfs nach der EnEV Quelle:

43 Zusammensetzung der Anlagen-Aufwandszahl - Heizung Quelle:

44 Energieeinsparverordnung 2007/2009 (DIN 18599) Quelle:

45 EnEG Quelle:

46 EnEG Inhalt Quelle:

47 EEWärmeG Quelle:

48 EEWärmeG Gesetzliche Anforderungen Quelle:

49 EEWärmeG Gesetzliche Anforderungen Quelle:

50 EU-Gebäuderichtlinie Quelle:

51 Umsetzung der EBPD in Deutschland Quelle:

52 Energieeinsparver-ordnung 2009 (EnEV 2009) Die aktuelle Energieeinsparverordnung EnEV Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung Vom 30. April 2009 Inkraftgetreten am 01. Oktober 2009

53 Energieeinsparverordnung 2009 Entwicklung der Regelungsansätze Quelle: Hegner

54 Systemgrenze echte Bewertung des Energieverbrauchs, insbesondere unter ökologischen Gesichtspunkten (z.b.: Art der Wärmeerzeugung)

55 EnEV 09: Anwendungsbereich

56 Wahlfreiheit für Planer bei Einhaltung des Energiebedarfs 2 Aspekte kennzeichnen die EnEV: sie begrenzt nicht mehr den zulässigen Heizwärmebedarf sondern den zulässigen Primärenergiebedarf für die Heizung und Warmwasser. Wärmeschutz und Wärmeerzeugung sind gleichberechtigte Maßnahmen.

57 EnEV 09: Struktur 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

58 EnEV 09: Anlagen und Regeln Anlage 1: Anlage 2: Anlage 3: Anlage 4: Anlage 4a: Anlage 5: Anforderungen an Wohngebäude Anforderungen an Nichtwohngebäude Anforderungen an bestehende Gebäude und Anlagen Dichtheit und Mindestluftwechsel Inbetriebnahme von Heizkesseln und sonstigen Wärmeerzeugungssystemen Dämmung von Rohrleitungen Anlagen 6-10: Muster für Energieausweise Anlage 11: Anforderungen an die Inhalte der Fortbildung Regeln für die vereinfachte Datenaufnahme bei Energieausweisen Regeln für die Erstellung von Energieausweisen auf Basis des Verbrauchs

59 ABSCHNITT 1: ALLGEMEINE VORSCHRIFTEN

60 Anwendung der Energieeinsparverordnung (EnEV) Die Energieeinsparverordnung ist anzuwenden bei: Neubauvorhaben Baulichen Änderungen bestehender Gebäude Umnutzungen bei denen aus unbeheizten Räumen beheizte Räume werden Einbau und Inbetriebnahme heizungstechnischer Anlagen und Warmwasseranlagen, einschließlich Änderungen an diesen Einrichtungen 60

61 EnEV 2009: Allgemeine Vorschriften 1 Anwendungsbereich der EnEV 1. Gebäude, soweit sie unter Einsatz von Energie beheizt oder gekühlt werden 2. Anlagen und Einrichtungen der Heizungs-, Kühl-, Raumluft und Beleuchtungstechnik sowie Warmwasserversorgungsanlagen von Gebäuden nach 1.) Ausgenommen ist der Energieeinsatz für Produktionsprozesse.

62 EnEV 2009: Allgemeine Vorschriften Die EnEV gilt nicht für: Betriebsgebäude der Tierhaltung offene Betriebsgebäude unterirdische Bauten Gewächshäuser Traglufthallen und Zelte Gebäude, die dazu bestimmt sind, wiederholt aufgestellt und zerlegt zu werden und provisorische Gebäude mit einer geplanten Nutzungsdauer von bis zu 2 Jahren Gebäude religiöser Zwecke

63 Begriffe Heizwärmebedarf Begriff ist von der WSVO `95 bekannt Die Wärmemenge, die von dem Heizsystem (Heizkörper) dem Raum bzw. dem Gebäude zur Verfügung gestellt werden muss, um die entsprechende Raumtemperatur aufrecht zu erhalten. H T Q i Q Q s h H V

64 Begriffe Heizenergiebedarf Energiemenge, die für die Gebäudebeheizung unter Berücksichtigung des Heizwärmebedarfs und der Verluste des Heizungssystems aufgebracht werden muss. H T Q i Q Q s h H V

65 Begriffe Endenergiebedarf Energiemenge, die für die Gebäudebeheizung aufgebracht werden muss, unter Berücksichtigung von: Heizwärmebedarf Verluste des Heizungssystems Warmwasser-Wärmebedarf Verluste des Warmwasser- Bereitungssystems Hilfsenergie für den Betrieb der Anlagentechnik (Pumpen, Regelung, usw.) H T Q i Q s Q Q h w H V

66 Begriffe Primärenergiebedarf Energiemenge, die zur Deckung des Endenergiebedarfs benötigt wird. H T STROM Q i Q s Q Q h w H V FOSSIL Nutzung Transport Umwandlung Gewinnung Endenergie = Heizenergie Primärenergie

67 Begriffe Primärenergiebedarf DIN V Energiemenge, die zur Deckung des Jahres-Heizenergiebedarfs und des Warmwasserbedarfs (Trinkwasserwärmebedarf) benötigt wird, unter Berücksichtigung der zusätzlichen Energiemenge, die durch vorgelagerte Prozessketten außerhalb der Systemgrenze Gebäude bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Brennstoffe entsteht. DIN V Berechnete Energiemenge, die zusätzlich zum Energieinhalt des notwendigen Brennstoffs und der Hilfsenergien für die Anlagentechnik auch die energiemengen einbezieht, die durch vorgelagerte Prozessketten außerhalb des Gebäudes bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Brennstoffe entstehen.

68 EnEV 09: Primärenergiefaktoren (heizwertbezogen)

69 Von der EnEV 2007 zur EnEV 2009 wesentliche Änderungen Neubau: Verschärfung der Anforderungen um rd. 30% bei Wohn- und Nichtwohngebäuden Einführung (Wohngebäude) bzw. Fortschreibung (Nichtwohngebäude) des Referenzgebäudeverfahrens Flankierende Einführung des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz - EEWärmeG ab Wegfall des vereinfachten Verfahrens (Periodenbilanzierung) bei Wohngebäuden

70 Von der EnEV 2007 zur EnEV 2009 wesentliche Änderungen Bestand: Verschärfung der Einzelanforderungen für Bauteile im Gebäudebestand Anpassung der Nachrüstverpflichtungen Außerbetriebnahme von Nachspeichersystemen (Übergangsfristen) Wegfall des vereinfachten Verfahrens (Periodenbilanzierung) bei Wohngebäuden

71 ANFORDERUNGEN

72 EnEV 09: Stufen des Energiebedarfs Zentrale Anforderungen der ENEV 09

73 Von der EnEV 2007 zur EnEV 2009

74 Von der EnEV 2007 zur EnEV 2009

75 RECHENVERFAHREN WOHNGEBÄUDE

76 Rechenverfahren Wohngebäude

77 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:

78 Heizwärmebedarf Wohngebäude

79 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

80 Verfahrensprinzip - Gleichungen Q ( ) t ( H H ) ( ) t H i ep P T V P S, P I, P P Transmissionswärmeverluste Verluste HT ( Ui Ai) HWB Solare Wärmegewinne Gewinne n n SP ISP, j FFi FS, i FC, i gi Ai j 1 j 1 ( ) Lüftungswärmeverluste H c n V V L PL Interne Wärmegewinne q A IP, ip, B

81 Ein Beispielgebäude

82 Transmissionswärmeverlust QT - Wohngebäude

83 Lüftungswärmeverlust Q V - Wohngebäude

84 Solare Strahlungsgewinne Q S - Wohngebäude

85 Vom Heizwärmebedarf zum Primärenergiebedarf

86 Bestimmung des Aufwandes für Heizenergie- und Primärenergiebedarf

87 EnEV 09: Primärenergiefaktoren (heizwertbezogen)

88 RECHENVERFAHREN - NICHTWOHNGEBÄUDE

89 Rechenverfahren - Nichtwohngebäude

90 Nichtwohngebäude - Wann muss bilanziert werden

91 Rechenverfahren Nichtwohngebäude - Zonierung

92 Nichtwohngebäude Wann muss zoniert werden?

93 Rechenergebnisse Nichtwohngebäude - Warum Zonierung?

94 Rechenverfahren Nichtwohngebäude - Rahmenbedingungen Temperatur

95 Rechenverfahren Nichtwohngebäude - Nutzenergiebedarf Trinkwarmwasser

96 Rechenverfahren Nichtwohngebäude - Wärmequellen/- senken

97 Vereinfachtes Rechenverfahren Nichtwohngebäude 1

98 Vereinfachtes Rechenverfahren Nichtwohngebäude 2

99 BESTEHENDE GEBÄUDE UND ANLAGEN

100 Wann greift die EnEV im Bestand?

101 Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten bei Sanierung

102 Sanierung von Dach und Außenwand; wann greift die EnEV?

103 von Fenstern und Bauteilen gegen unbeheizt bzw. Erdreich ; wann greift die EnEV?

104 Erweiterung und Ausbau von Gebäuden