1. Energiebedarf (EnEV-Nachweis) Grundlagen Bestandsdaten Sanierungsvarianten Bewertung der Berechnungen 250

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1 1. Energiebedarf (EnEV-Nachweis) Grundlagen Bestandsdaten Sanierungsvarianten Bewertung der Berechnungen

2 Teil H Berechnungen für den Nachweis der EnEV 245

3 1. Energiebedarf (EnEV-Nachweis) Die Energieeinsparverordnung (EnEV) als Grundlage des energiesparenden Bauens löste 2002 die Wärmeschutzverordnung und die Heizungsanlagenverordnung als einzelne zu betrachtende gesetzliche Vorgaben hinsichtlich der Reduzierung der Wärmeverluste ab. Die Energieeinsparverordnung bezieht die Anlagentechnik in die Bilanzierung mit ein und bewertet den Energiebedarf primärenergetisch hinsichtlich Gewinnung, Umwandlung und Transport. Für den Nachweis der Praxistauglichkeit der Forschungsergebnisse wurde der Energiebedarf nach Energieeinsparverordnung für das Plato-Wild-Ensemble berechnet. Diese Berechnungen mit allen untersuchten Varianten werden im Folgenden dargestellt. 1.1 Grundlagen 1.2 Bestandsdaten Für die Berechnung wurde das Ensemble in einzelne Blöcke unterteilt: A/B/C/D/E Energetische Qualität der bestehenden Gebäudehülle Die Bauteile wurden hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit untersucht. Die Ergebnisse finden sich als Bauteilliste in Tab. 38 auf Seite 247. Diese Angaben stellen die Grundlage für die Berechnung der energetischen Qualität der Bauteile dar. Zu beachten ist dabei, dass die Mauerstärken der Gebäude im Erdgeschoss 51 cm und in den darüberliegenden Geschossen 38 cm betragen. Um die Berechnung zu vereinfachen, wurde über alle Geschosse mit 38 cm gerechnet. Die Ergebnisse der Einzelbetrachtungen, wie bauphysikalische Untersuchungen und typologische Werte, werden in die Energiebedarfsberechnung nach der Energieeinsparverordnung eingesetzt. Der öffentlichrechtliche Nachweis wird nach DIN V (2009) geführt. Das Plato-Wild-Ensemble hat den Status der erhaltenswerten Bausubstanz. Dazu wird in der Energieeinsparverordnung Folgendes ausgeführt: EnEV 24 Ausnahmen, Abs. 1: Soweit bei Baudenkmälern oder sonstiger erhaltenswerter Bausubstanz die Erfüllung der Anforderungen dieser Verordnung die Substanz oder das Erscheinungsbild beeinträchtigen oder andere Maßnahmen zu einem unverhältnismäßig hohen Aufwand führen, kann von den Anforderungen dieser Verordnung abgewichen werden. 1 In der EnEV sind demzufolge keine weiteren Einzelvorgaben vorhanden. Die bauphysikalische thermische Bewertung verbleibt beim Energieberater bzw. Bauphysiker. Anders die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW): Bei den technischen Mindestanforderungen der KfW zu den Programmen Energieeffizient Sanieren finden sich sowohl Einzelanforderungen als auch Anforderungen an den Primärenergiebedarf und den Transmissionswärmeverlust ( Abb. 206 Bezeichnung der Baublöcke Aus den Materialprüfungen ließen sich die U-Werte des Bestands ableiten. Zur energetischen Einschätzung werden die errechneten U-Werte des Ist-Zustandes mit den U-Werten der verschiedenen energetischen Standards verglichen. Diese Auflistung findet sich in Tab. 39 auf Seite 247. Im Übrigen gelten für Gebäudeteile ohne Auflagen des Denkmalschutzes bzw. zum Schutz sonstiger besonders erhaltenswerter Bausubstanz die Anforderungen der EnEV. Für den Bauverein bietet sich die Möglichkeit der Förderung über das Programm Energieeffizient Sanieren Denkmal an. 1 EnEV 24 Abs Berechnungen für den Nachweis der EnEV

4 Bauteil Schichtdicke Wärmeleitfähigkeit λ Material in cm in W/mK Außenwand 38 Vollstein 0,810 Trennwand DG 24 Vollstein 0,810 Trennwand 1. DG 11,5 Vollziegel 0,810 Decke KG 3 Fichte, Kiefer, Tanne 0,130 7 Luft ruhend horiz. 0, Sand 1,400 3,5 Beton 1, Vollstein 0,810 Decke 2. OG WD: 2 Fichte, Kiefer, Tanne 0,130 3 Luft ruhend horiz. 0,188 1,8 Fichte, Kiefer, Tanne 0, Schlacke 0,470 5,2 Luft ruhend horiz. 0,188 2,5 Fichte, Kiefer, Tanne 0,130 9 Polystyrolhartschaum 35 1,8 Spanplatte 0,180 Decke 1.OG 2 Fichte, Kiefer, Tanne 0,130 3 Luft ruhend horiz. 0,188 1,8 Fichte, Kiefer, Tanne 0, Schlacke 0,470 5,2 Luft ruhend horiz. 0,188 2,5 Fichte, Kiefer, Tanne 0,130 Fenster U=2,5 W/m²K Außentür U=2,0 W/m²K Innentür U=1,8 W/m²K Tab. 38 Bauteilliste Bestand Bauteil U-Wert Ist-Zustand in W/m²K U-Wert EnEV- Sanierung in W/m²K U-Wert KfW- Förderung Denkmal in W/m²K Außendämmung von Wänden 1,47 0,20 0,45 Innendämmung bei Fachwerkaußenwänden sowie Erneuerung der Ausfachung 0,20 0,80 Oberste Geschossdecke zu nicht ausgebauten Dachräumen / gedämmt 0,71 / 0,24 0,24 0,14 Effizienzhaus Denkmal Kellerdecken, Decken zu unbeheizten Räumen 1,01 0,30 0,25 Austausch von Fenstern 2,50 1,30 1,40 Hauseingangstüren 2,00 1,80 1,30 Primärenergiebedarf Q P in % Q P REF 160% Transmissionswärmeverlust H T in % H T REF 175% H Tab. 39 U-Werte der Bauteile je nach Energiestandard Energiebedarf (EnEV-Nachweis) 247

5 1.2.2 Betrachtung der energetischen Hülle mit und ohne Treppenhaus Da das Plato-Wild-Ensemble über eine verhältnismäßig große Anzahl an Treppenhäusern verfügt wurde auch untersucht, ob es hinsichtlich des Energiebedarfs sinnvoll ist, die Treppenhäuser in die thermische Hülle zu integrieren oder auszuschließen. Die Grundlage für die Berechnungen bildet die DIN V für den öffentlich-rechtlichen Nachweis. Um eine Beurteilung des Anteils der Treppenhäuser am Energiebedarf zu ermöglichen, wurden alle Gebäudekomplexe mit beheizten Treppenhäusern und mit unbeheizten Treppenhäusern berechnet. Das Rechenergebnis zeigt, dass die Wahl, das Treppenhaus in den beheizten Bereich zu legen, die energetisch günstigere Variante ist. Der Energiebedarf bei Berechnung des beheizten Bereiches mit Treppenhaus ist je nach Gebäude um 10 bis 15 % niedriger im Vergleich zur Berechnung, in der das Treppenhaus außerhalb der beheizten Hülle liegt. Block Nr. Kubatur Q p H T E_1926 1a 7859 m³ 251, E_1926 1b 7139 m³ 279, D_1925 2a 3650 m³ 256, D_1925 2b 3230 m³ 323, A_1919 3a 3415 m³ 257, A_1919 3b 3084 m³ 279, B_1921 4a 5438 m³ 265, B_1921 4b 4867 m³ 304, C_1924 5a 5532 m³ 258, C_1924 5b 4947 m³ 302, Tab. 40 Einfluss der Treppenhäuser (a: Treppenhäuser in therm. Hülle; b: Treppenhäuser außerhalb therm. Hülle) Anlagentechnik Bestand Derzeit sind am Bestandsgebäude folgende technischen Anlagen zur Konditionierung installiert (1.3 Energieinfrastruktur ): Als Wärmeerzeuger kommen dezentral in den Baublöcken Erdgasbrennwertkessel zum Einsatz. Diese übernehmen neben der Beheizung der Räume auch die Warmwasserversorgung. Die Frischluftversorgung wird über die Fenster sichergestellt. 1.3 Sanierungsvarianten Ziel des Variantenvergleichs ist es, die sinnvollsten und effektivsten Maßnahmen ermitteln zu können. In einem ersten Schritt sollen verschiedene Maßnahmen an der Gebäudehülle hinsichtlich der Transmissionswärmeverluste verglichen werden. Anschließend soll auch die eingesetzte Anlagentechnik variiert werden, um so den Endenergiebedarf weiter reduzieren zu können. Wie bereits in Abschnitt beschrieben, sind die Treppenhäuser bei den Berechnungen in die thermische Hülle integriert. Mithilfe der Tab. 42 auf Seite 249 kann vorab ein erster Überblick über die untersuchten Varianten gewonnen werden. In den darauffolgenden Abschnitten werden die einzelnen berechneten Varianten detaillierter vorgestellt Sanierungsvarianten Gebäudehülle Um einen sensiblen Umgang mit der Bausubstanz zu gewährleisten, werden folgende Dämmmaßnahmen als sinnvoll erachtet und berechnet: Dämmung Kellerdecke und Geschossdecke Dämmung der Kellerdecke und der Geschossdecke + Innendämmung der Außenwände mit Calciumsilikatplatten Dämmung der Kellerdecke und der Geschossdecke + Innendämmung der Außenwände mit Calciumsilikatplatten + Erneuerung der Fenster Legende: beheizt unbeheizt Treppenhäuser in therm. Hülle Treppenhäuser außerhalb therm. Hülle Abb. 207 Varianten Treppenhäuser 248 Berechnungen für den Nachweis der EnEV

6 Variante Kellerdecke Geschossdecke Innendämmung 8cm Innendämmung 3cm Fensteraustausch Bestandstechnik Abluftanlage Pelletkessel + Solarthermie Nahwärmenetz V0 x V1 x x x V2 x x x x V3 x x x x x V4 x x x x x V3a x x x x x V3b x x x x x x V3c x x x x x x V4a x x x x x x Tab. 41 Überblick über die Varianten 1,200 1,000 1,056 0,889 0,800 0,600 0,536 0,486 0,400 0,391 0, V0 V1 V2 V3 V4 Abb. 208 spez. Transmissionswärmeverlust A_1919 H T in W/m 2 K 1,200 1,166 Tab. 42 listet die Dämmstärken und Wärmeleitfähigkeiten auf, die für die Berechnungen zugrunde gelegt wurden (für Fenster wird der angesetzte Uw-Wert und der Gesamtenergiedurchlassgrad g angegeben). Dämmung der Kellerdecke mm λ = 35 W/mK Dämmung der Geschossdecke 160 mm λ = 35 W/mK Innendämmung Calcium-silikat 80 mm λ = 35 W/mK Innendämmung Calcium-silikat 30 mm λ = 35 W/mK Erneuerung der Fenster Uw=0,9 W/m²K g = 0,53 Tab. 42 Dämmstärken Die im weiteren Verlauf dargestellten Grafiken stellen die spezifischen Transmissionswärmeverluste der jeweiligen Varianten und den für die einzelnen Ensembleblöcke gegenüber. Es lässt sich erkennen, dass Variante 3 die größten Einsparpotenziale ermöglicht und somit die Umsetzung aller vorgeschlagenen Dämmmaßnahmen sinnvoll erscheint. 1,000 1,002 0,800 0,600 0,594 0,537 0,400 0,444 0, V0 V1 V2 V3 V4 Abb. 209 Spez. Transmissionswärmeverlust B_1921 H T in W/m 2 K 1,200 1, Sanierungsvarianten Anlagentechnik Im vorangegangenen Abschnitt wurde ermittelt, dass die Ertüchtigung der Gebäudehülle am besten nach Variante 3 geschehen sollte. Daher wird für diese H T in W/m 2 K 1,000 0,800 0,600 0,400 1,009 0,542 0,445 0,606 H 0,200 Abb V0 V1 V2 V3 V4 Spez. Transmissionswärmeverlust C_1924 Energiebedarf (EnEV-Nachweis) 249

7 H T in W/m 2 K 1,200 1,161 1,000 0,993 0,800 0,600 0,599 0,543 0,400 0,443 0, V0 V1 V2 V3 V4 Abb. 211 Spez. Transmissionswärmeverlust D_1925 Nahwärme mit Primärenergiefaktor 0,62 Die Balkendiagramme in Abb. 213 ff verdeutlichen die Einsparpotentiale hinsichtlich End- und Primärenergiebedarf für die einzelnen Gebäude-Blöcke. Die Berechnungen zeigen eindeutig, dass die Varianten V3b, V3c und V4a die primärenergetischen Anforderungen der Energieeinsparverordnung er fül len. Der besonders niedrige Primärenergiebedarf der Variante mit Pelletkessel (V3b) begründet sich in der Tatsache, dass Pellets bzw. deren Ausgangsmaterial Holz einen nachwachsenden Rohstoff darstellen. Aber auch die beiden Varianten, bei denen ein Nahwärmenetz zum Einsatz kommt, unterschreiten den Anforderungswert deutlich. 1,200 1,000 1,138 1, Bewertung der Berechnungen 0, Transmissionswärmeverlust H T in W/m 2 K 0,600 0,400 0,200 0,561 0,444 0,595 Die Ergebnisse der Berechnung der Transmissionswärmeverluste sind im Vergleich der Wohnblöcke ähnlich. Dieses Ergebnis ist auch zu erwarten, da die angesetzten Bauteilaufbauten bzw. die Bauweise für jeden Block gelten. Abb Variante die Anlagentechnik variiert. Zusätzlich dazu erscheint es sinnvoll, für Variante 4 den Einsatz eines Nahwärmenetzes zu prüfen, da hier der höhere Transmissionswärmeverlust durch die primärenergetisch günstige Nahwärme ausgeglichen werden könnte. Folgende technische Anlagen sollen untersucht werden: Abluftanlage V0 V1 V2 V3 V4 Spez. Transmissionswärmeverlust E_1926 BHKW-Betrieb mit Hackschnitzeln + Spitzenlastkessel Erdgas-Brennwertkessel 2 Pelletkessel + Solarthermie für Heizung und Warmwasser 2 Da der öffentlich-rechtliche Nachweis für diese Variante nicht geführt werden kann und die DIN V noch keine Abbildung vorsieht, wurden für diese Variante keine Berechnungen durchgeführt. Interessant ist, dass die Anforderungen der EnEV an den Transmissionswärmeverlust für den Altbau auch mit moderaten Dämmstärken an der Außenwand (hier die Innendämmung) zu erreichen ist. In Bereichen wie Kellerdecke und Geschossdecke, die meist keine Denkmalanforderung besitzen, wird jedoch die mögliche, nach EnEV vorgeschriebene Dämmstärke für Einzelbauteile gefordert. Eine Umsetzung ist in den meisten Fällen, wie auch für das Ensemble Plato- Wild, möglich End- und Primärenergiebedarf Der Endenergiebedarf reduziert sich bei den unterschiedlichen Dämmmaßnahmen und führt so zu reduzierten Energiekosten der Mieter. Da dieser Wert alleine noch nicht aussagekräftig ist, sind Wirtschaftlichkeitsberechnungen zwingend nötig. Diese sind dem nachfolgenden Kapitel I Wirtschaftlichkeitsanaylse zu entnehmen. Primärenergetisch sind die untersuchten Varianten Pelletkessel mit Solarthermie und die Nahwärmeversorgung möglich und halten die Vorgaben sowohl der EnEV als auch die Vorgaben der KfW für Denkmäler ein. 250 Berechnungen für den Nachweis der EnEV

8 2 252, ,4 220,3 231,2 Primärenergie in kwh/m 2 a 1 147,5 133,4 133,7 86,5 72,3 37,7 Primärenergie in kwh/m 2 a 1 147,1 132,4 125,6 88,9 73,7 39,6 Abb. 213 Primärenergiebedarf A_1919 Abb. 216 Primärenergiebedarf D_ ,3 243, ,4 232,5 Primärenergie in kwh/m 2 a 1 154,0 140,3 140,5 93,0 77,4 41,7 Primärenergie in kwh/m 2 a 1 153,7 137,4 138,2 94,6 79,9 39,6 Abb. 214 Primärenergiebedarf B_1921 Abb. 217 Primärenergiebedarf E_1926 Primärenergie in kwh/m 2 a ,9 234,7 147,2 133,1 133,3 90,1 74,4 38,8 Variante Kellerdecke Geschossdecke Innendämmung 8cm Innendämmung 3cm Fensteraustausch Bestandstechnik V0 x V1 x x x V2 x x x x V3 x x x x x V4 x x x x x Abluftanlage Pelletkessel + Solarthermie Nahwärmenetz H Abb. 215 Primärenergiebedarf C_1924 V3a x x x x x V3b x x x x x x V3c x x x x x x V4a x x x x x x Energiebedarf (EnEV-Nachweis) 251

9 2 251, ,6 219,4 231,3 Endenergie in kwh/m 2 a 1 166,2 146,5 132,3 130,6 132,1 109,9 Endenergie in kwh/m 2 a 1 180,9 147,1 132,3 136,8 122,9 112,8 Abb. 218 Endenergiebedarf A_1919 Abb. 221 Endenergiebedarf D_ ,6 243, ,6 232,6 191,7 183,0 Endenergie in kwh/m 2 a 1 154,0 140,2 138,3 142,5 118,6 Endenergie in kwh/m 2 a 1 153,7 137,3 135,6 146,1 123,3 Abb. 219 Endenergiebedarf B_1921 Abb. 222 Endenergiebedarf E_1926 Endenergie in kwh/m 2 a 2 1 Abb ,1 234,9 175,4 147,2 133,1 131,3 138,3 113,4 Endenergiebedarf C_1924 Variante Kellerdecke Geschossdecke Innendämmung 8cm Innendämmung 3cm Fensteraustausch Bestandstechnik Abluftanlage Pelletkessel + Solarthermie Nahwärmenetz V0 x V1 x x x V2 x x x x V3 x x x x x V4 x x x x x V3a x x x x x V3b x x x x x x V3c x x x x x x V4a x x x x x x 252 Berechnungen für den Nachweis der EnEV

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