Neubaugebiet Talfeld Biberach a.d. Riß

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1 Ingenieurbüro Schellingstraße 4/2 D Tübingen Telefon Telefax mail@eboek.de Neubaugebiet Talfeld Biberach a.d. Riß Städtebauliches Energieund Wärmeversorgungskonzept Anlage zum Umweltbericht - überarbeitet -

2 Ingenieurbüro Schellingstraße 4/2 D Tübingen Telefon Telefax mail@eboek.de Neubaugebiet Talfeld in Biberach a.d.riß Städtebauliches Energieund Wärmeversorgungskonzept Anlage zum Umweltbericht Datum des Berichts: im Auftrag von: Projektleitung: Inhaltliche Bearbeitung: (Überarbeitung) Stadt Biberach a.d. Riß Dipl.-Phys. Gerhard Lude Dipl.-Phys. Gerhard Lude Dipl.-Ing. Olaf Hildebrandt Cand. Ing. Michael Keppler

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4 Inhaltsverzeichnis 1 Aufgabenstellung Zusammenfassung der Ergebnisse Grundlagen und Methodik Beschreibung des Baugebiets Methodik Rechnerische Grundlagen Städtebauliche Analyse Mustergebäude Aufwand für Wärmeschutz EFH Mustergebäude Punkthaus Mustergebäude Gartenhofhaus Mustergebäude Winkelbungalow (verkettet) Mustergebäude Reihenhaus Typ Mustergebäude Reihenhaus Typ Mustergebäude Mehrfamilienhaus Wärmeversorgungskonzept Versorgungsvarianten Erneuerbare Wärme Gesetz Baden-Württemberg Versorgungsvarianten ausgewählter Gebäudetypen Energiekennwerte ausgewählter Gebäudetypen Primärenergie und CO 2 -Bilanz ausgewählter Gebäudetypen Versorgungsvarianten bezogen auf die untersuchten Baufelder Energiekennwerte für die untersuchten Baufelder Heizlast Primärenergie- und CO 2 -Bilanz Wirtschaftlichkeit Investitionen Investitionen ausgewählter Gebäudetypen Investitionen der untersuchten Baufelder...33 Seite 1

5 6.2 Wirtschaftlichkeit Wirtschaftlichkeit ausgewählter Gebäudetypen Wirtschaftlichkeit der untersuchten Baufelder Umsetzungsstrategien Literatur Typhäuser EFH Anhang Allgemeine Informationen Städtebauliche Optimierung Wärmetechnische Standards in Deutschland Bauweisen Begriffe und Energetische Größen Städtebauliche Einflussfaktoren Methodik der Berechnungen Energieversorgung Verschiedene Wärmeversorgungen Nahwärmeversorgung Blockheizkraftwerke Holzfeuerungsanlagen Wärmepumpen Erdwärmenutzung Kompaktaggregat Emissionen Feinstaub Wirtschaftlichkeit Literaturhinweise Anhang Tabellen... 79

6 Abbildungsverzeichnis Abb. 1 Bauabschnitte...3 Abb. 2 Auswirkung von Gebäudeausrichtung und Verschattung auf den Energiekennwert Heizwärme am Beispiel EFH. Gegenüber der völlig freien Lage (roter Punkt) wirken sich die Verschattungen von Nord-, Ost- und Westfassade aus. Geringeren Einfluss haben Nachbarbebauung (bei gleicher Horizonthöhe) im Abstand von m sowie Drehung des Gebäudes...7 Abb. 3 Desgleichen für den Gebäudestandard PH. Der Verschattungseinfluss wird relativ größer....8 Abb. 4 Städtebaulicher Entwurf des Baugebietes, Mustergebäude....9 Abb. 5 Nutz- und Endenergie von EFH (links), Winkelbungalow (oben) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit Abb. 6 Primärenergie- und CO 2 Bilanz von EFH (links), Winkelbungalow (oben) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit...27 Abb. 7 Nutz- und Endenergie unter Annahme verschiedener wärmetechnischer Standards...28 Abb. 8: Ergebnisse der Primärenergie- und CO 2 -Bilanz für das Gesamtgebiet. Vergleich verschiedener Versorgungsvarianten Abb. 9 Investitionen von EFH (vorhergehende Seite), Winkelbungalow (oben) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit...32 Abb. 10 Übersicht Investitionskosten in Gebäudehülle und Haustechnik (Gebäudehülle Mehrkosten)...33 Abb. 11 Wirtschaftlichkeit von EFH (links), Winkelbungalow (mitte) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit Abb. 12: Wirtschaftlichkeitsberechnung der Beispielgebäude. Energiepreissteigerung 9,9 %. Die Berechnung beinhaltet die Mehrkosten zur Erlangung des energetischen Standards, die Kosten der Haustechnik sowie die Verbrauchskosten Abb. 13: Varianten Wirtschaftlichkeitsberechnung der Beispielgebäude. Energiepreissteigerung 4,5% (oben) 14,9%.(unten) Abb. 14 Beispiel direkte Förderung: Klimaoffensive Augsburg...40 Abb. 15 Beispiel Informationsveranstaltung: Sommerakademie Tuttlingen...41 Abb. 16 Beispiel Gutschein für direkte Beratung (hier Bauherren in Tübingen-Hirschau)...42 Abb. 17 Tag des Passivhauses. Infos unter Abb. 18 Punkthaus, siehe Broschüre S Abb. 19 Gartenhofhaus, siehe Broschüre S Abb. 20 Winkelbungalow, siehe Broschüre S Abb. 21: Überblick wärmetechnische Standards in Deutschland (Quelle: BINE)...51 Abb. 22: Überblick: A/V Verhältnis ausgewählter Kubaturen (Quelle GoSol Dr. Goretzki, z.b. in [PlanSonne])...55

7 Abb. 23: Berechung des Energiebedarfs in Richtung der Bedarfsentwicklung sowie Bilanzgrenzen (Quelle [DIN V :2003]) Abb. 24: Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch und die Emissionen einer Stadt bzw. Siedlung Abb. 25: Aufwand für baulichen Wärmeschutz: Orientierungswerte der zum Erreichen des jeweiligen Standards notwendigen Dämmstärken Abb. 26: Wesentliche Teile eines Nahwärmeversorgungssystems Abb. 27: Energiebilanz eines Blockheizkraftwerkes Abb. 28: Stoffkreislauf für das "Energiesystem Holz" Abb. 29: Holzhackschnitzel (links) und Holzpellets (rechts) Abb. 30: Wesentliche Bestandteile einer Holzhackschnitzel-Feuerung Abb. 31: Prinzip einer Wärmepumpe (Quelle VDEW) Abb. 32: Schema eines geothermischen Kraftwerks zur Stromerzeugung Abb. 33: Bohrung für eine Erdsonde (Bild ebök) Abb. 34: Wärmepumpe mit Erdsonde Abb. 35: Das Prinzip eines Kompaktaggregats hier in Kombination mit Erdreichwärmetauscher und Solarkollektor Abb. 36: Feinstaubquellen für Bayern (Quelle: Emissionskataster Bayern 2000 LfU 2004) Abb. 37: Entwicklung der Feinstaubemissionen (PM10) aus Kleinfeuerungsanlagen (Quelle: Zentrales System Emissionen im Umweltbundesamt) Abb. 38: Systemgrenzen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

8 Tabellenverzeichnis Tab. 1: Verwendete Primärenergiefaktoren ([DIN V :2003]) und CO 2 Äquivalente ([PHPP2004], [Gemis 4.3])...5 Tab. 2: Energietarife. Der Grund- und Messpreis wurde mit dem Arbeitspreis zu einem reinen verbrauchsbezogenen Tarif zusammengefasst ( Tab. 3: Randbedingungen der Wirtschaftlichkeitsberechnung...6 Tab. 4 Übersicht Typengebäude...10 Tab. 5 Ergebnisse Einfamilienhaus Tab. 6 Ergebnisse Punkthaus...14 Tab. 7 Ergebnisse Gartenhofhäuser...15 Tab. 8 Ergebnisse Ketten-Winkelbungalows...16 Tab. 9 Ergebnisse Reihenhaus Typ Tab. 10 Ergebnisse Reihenhaus Typ Tab. 11 Ergebnisse Mehrfamilienhaus Tab. 12 Heizlast und Endenergiemengen für das Baugebiet Talfeld unter Annahme verschiedener wärmetechnischer Standards und Energieversorgungen. Das ganze Baugebiet wurde homogen angenommen. Mischvarianten sind nicht berücksichtigt Tab. 13: Feinstaubmengen verschiedener Holzfeuerungsanlagen...74 Tab. 14: Emissonswerte (Staub) verschiedener Brennstoffe. (Quelle: IE Informationszentrum Energie. Biogene Brennstoffe Nr. 1 Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg)...74 Tab. 15 Ergebnisse der Berechnung Typengebäude....79

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10 1 Aufgabenstellung Ziel der Bundesregierung ist für 2020 eine Senkung der Klimagase um 40 Prozent. Im Gebäudebereich soll dies durch intensiven Ausbau der regenerativen Energieversorgung sowie erhöhte Anforderungen an den Wärmeschutz erreicht werden. Mit der vorliegenden Untersuchung sollen im Rahmen der Aufstellung des Bebauungsplans Talfeld in Biberach a.d. Riß Potentiale zur Energieeinsparung - auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten - ausgelotet werden. Dazu ist der städtebauliche Entwurf/Rahmenplan hinsichtlich Kompaktheit, Gebäudeabstände und Gebäudeausrichtung zu untersuchen. Es sollen Vorschläge für einen energetischen Standard im Baugebiet erarbeitet, Möglichkeiten der (regenerativen) Wärmeversorgung aufgezeigt sowie die Umweltwirkung unterschiedlicher Varianten dargestellt werden. Grundlagen zur städtebaulichen Optimierung und zur Energieversorgung finden sich kompakt im Anhang, ebenso Klärung von Begriffen und Methoden. 2 Zusammenfassung der Ergebnisse Bewertung Die städtebauliche Analyse der untersuchten Baufelder A1 bis A2 (exemplarisch für die Wohnbebauung des Bauabschnitts A) ergab eine gute Nutzung solarer Einstrahlung bei ausreichenden Gebäudeabständen und damit nur mäßiger Verschattung. Die Bepflanzung mit hohen Bäumen entlang der Planstraßen sollte in diesem Zusammenhang allerdings nochmals überdacht werden. Gegenüber den gesetzlichen Anforderungen lassen sich verbesserte wärmetechnische Standards wie folgt realisieren: KfW60 Gebäude können überall im Gebiet gut realisiert werden. KfW40 Gebäude können unter Annahme voll regenerativer Versorgung mit nur mäßig verbesserter Gebäudehülle erstellt werden. Wird nur teilregenerativ (über Erdreichwärmepumpe) versorgt, so muss die Wärmehülle annähernd auf Passivhausniveau verbessert werden. Passivhäuser sollen möglichst südausgerichtet erstellt werden. Bei den EFH-Gebäudetypen sollte auf ein günstiges Außenflächen/Volumenverhältnis geachtet werden. Seite 1

11 Durch konsequente Umsetzung ambitionierter Standards und regenerativer Versorgung lässt sich der CO 2 -Ausstoß um bis zu 84% reduzieren. Unter Annahme von Energiepreissteigerungsraten von rd. 9,9 % p.a. sind Passivhäuser im Mittel im Baugebiet wirtschaftlich. Selbst bei der halben Steigerungsrate sind sie gegenüber der EnEV-Variante nicht wesentlich teurer. Unsere Empfehlung: Umsetzung ambitionierter wärmetechnischer Standards Einsatz von regenerativen Energien Umsetzungskonzepte in Form von Information und Beratung Seite 2

12 3 Grundlagen und Methodik 3.1 Beschreibung des Baugebiets Die Untersuchungen wurden auf Basis des Planstands mit Dateidatum der DWG- Datei vom durchgeführt. Das Baugebiet Talfeld weist eine sehr leichte Hanglage nach Norden auf, die im Rahmen der Untersuchung vernachlässigt werden kann. Abb. 1 Bauabschnitte Es sollen sowohl Einfamilienhäuser, Doppelhäuser (DH 1 ), Reihenhäuser (RH) als auch Geschosswohnungsbauten/Mehrfamilienhäuser (MFH) entstehen. Die Bau- 1 Ein Doppelhausgebäude entspricht 2 Doppelhauseinheiten Seite 3

13 körper sind mit ihrer Hauptfassade in Südrichtung sowie in Ost/Westrichtung orientiert. Das Gebiet soll in mehreren Bauabschnitten entwickelt werden. Der erste Bauabschnitt A ist in mehrere Baufelder unterteilt. A1 liegt westlich der Planstraße A und wird im Norden durch die vorhandene Mettenberger Straße begrenzt. Südlich schließt sich A2 an. Östlich der Planstraße A sind drei ähnliche Baufelder 3, 4 und 5 geplant. Sie werden wahrscheinlich zu einem späteren Zeitpunkt erschlossen. Südlich der Planstraße D sollen noch ein großes Nahversorgungszentrum sowie großformatigere Gebäude (MFH, Besonderes Wohnen) entstehen. Die Untersuchung konzentriert sich zunächst auf die unmittelbar zur Umsetzung anstehenden Baufelder A1 und A2. Wo möglich werden diese Aussagen dann auf die Baufelder A3 bis 5 übertragen. Die Fläche des gesamten Plangebiets beträgt rd. 35 ha, im Feld A sollen 12,8 ha überplant werden, von denen rd. 4,2 ha auf die Baufelder A1 und A2 entfallen. Auf Basis der unten ermittelten Gebäudetypen können insgesamt rd m² NGF oder ca. 96 Wohneinheiten entstehen. Die bauliche Dichte ist eher weniger dicht (GFZ 2 0,34 oder ca. 22 WE/ha). 3.2 Methodik Im Rahmen des Energiekonzepts wurde folgende Berechnungsmethodik verwendet: - Energiekennwerte Heizwärme nach dem Verfahren der EnEV [EnEV 2007] sowie Passivhaus-Vorprojektierung [PHVP] (erweiterte Fassung zur Berücksichtigung von Verschattungen und Heizlast). - Wirtschaftlichkeitsberechnungen in Anlehnung an VDI 2067 / Leitfaden energiebewusste Gebäudeplanung [VDI ] Hinweis: Eine Änderung der Energieeinsparverordnung wurde am 18. Juli 2008 vom Bundestag beschlossen. Die Novellierung 2009 wird voraussichtlich eine Verschärfung der Anforderungen an Wohngebäude und eine Änderung im Nachweisverfahren mit sich bringen. 2 Ohne Berücksichtung, dass ein Teil der BGF den Dachgeschossen zugeordnet werden müsste. Seite 4

14 3.3 Rechnerische Grundlagen Energieverbrauch und CO 2 Die flächenspezifischen Werte beziehen sich auf die Nettogrundfläche (Energiebezugsfläche) eines Gebäudes. Der Endenergiebedarf Warmwasser ergibt sich bei Wohngebäuden aus dem Standardwert der Nutzenergie von 12,5 kwh/(m²a) entsprechend der EnEV zuzüglich der anlagenspezifischen Verluste der Erzeugung, Speicherung und Verteilung. Der Endenergiebedarf Heizung ergibt sich aus der Nutzenergie (abhängig vom energetischen Gebäudestandard), zuzüglich den Anlagenverlusten der jeweiligen Anlage sowie den Verteilverlusten eines Nahwärmenetzes (sofern in der Variante vorhanden). Der Primärenergiebedarf sowie die CO 2 -Äquivalente wurden mit den in Tab. 1 genannten Werten ermittelt. Tab. 1: Verwendete Primärenergiefaktoren ([DIN V :2003]) und CO 2 Äquivalente ([PHPP2004], [Gemis 4.3]) Primärenergiefaktor [kwh/kwh] CO2 - Äquivalent [t/mwh] Holz 0,2 0,05 Erdgas 1,1 0,25 Strom 2,7 0,68 Investitionen Die Investitionskosten der einzelnen Versorgungsvarianten wurden basierend auf Erfahrungswerten ausgeführter Projekte bzw. Richtpreisangeboten berechnet. Die Angaben verstehen sich netto zzgl. der gültigen Mehrwertsteuer. Die Investitionskosten für die Anlagentechnik des Gesamtgebietes geben einen Überblick über die Aufwendung. Hierbei wurde nicht nach Investoren (Energieversorger, Privat) unterschieden. Verbrauchskosten Energieversorger ist die e.wa riss (Gas und Strom). Die Gas- und Stromtarife wurden anhand der Tarifstruktur des Versorgers (veröffentlicht unter Stand Frühjahr 2008) berechnet. Dabei wurden die Grund- und Messpreise Seite 5

15 mit dem Arbeitspreis anhand typischer Verbräuche zu einem reinen Arbeitspreis verrechnet. Der Preis für Holzpellets wurde entnommen (Tab. 2). Tab. 2: Energietarife. Der Grund- und Messpreis wurde mit dem Arbeitspreis zu einem reinen verbrauchsbezogenen Tarif zusammengefasst ( ct/kwh Quelle Stand Allgemeiner Gastarif Erdgas H 6, e.wa riss NEH-Tarif bei 9600 kwh/a Erdgas H 6,19 e.wa riss 4/2008 Holzpellets 5t incl. Lieferung 50km Holz 4,08 C.a.r.m.e.n e.v Holzpellets 20t incl. Lieferung 50km Holz 3, 67 C.a.r.m.e.n e.v 2007 Allgemeiner Stromtarif Strom 18, e.wa riss Strom HH-Strom bei 3000 kwh/a Strom 19,47 e.wa riss 4/2008 e.wa riss Strom WP-Strom bei 3000 kwh/a Strom 14,67 e.wa riss 8/2008 Wirtschaftlichkeit Die Wirtschaftlichkeit verschiedener Versorgungsvarianten wurde anhand von Musteranlagen untersucht. Hierzu wurden alle für die Versorgungsvarianten relevanten Investitionen (Anlagen der Wärmeerzeugung, Speicherung und Verteilung) sowie die Verbrauchskosten der Versorgung ermittelt und annuitätisch nach dem Verfahren der VDI 2067 ([VDI ]) bzw. Leitfaden energieeffiziente Gebäudeenergieplanung ([LEG 95]) bewertet. Die Randbedingungen der Wirtschaftlichkeit sind in Tab. 3 aufgeführt. Tab. 3: Randbedingungen der Wirtschaftlichkeitsberechnung Kalkulationszinssatz 5,00% jährliche Teuerungsrate der Wärme 9,90% Stat. Bundesamt jährliche Teuerungsrate des Stroms 7,15% Stat. Bundesamt jährliche allgemeine Teuerungsrate 2,00% Stat. Bundesamt Nutzungsdauer Haustechnikkomponenten Nutzungsdauer Gebäudehülle Betrachtungszeitraum Nach VDI 2067, in der Regel 20 a 30 a 20 a Seite 6

16 4 Städtebauliche Analyse Orientierung und Verschattung Die Orientierung der Gebäude ist weitgehend nach Süden. Entlang der Planstraße A sowie am Gebietsrand entstehen auch nach Ost/West ausgerichtete Baukörper. Die Auswirkung der Verschattung sowie die der Drehung nach Ost oder West auf den Energiekennwert Heizwärme können Abb. 2 und Abb. 3 entnommen werden. Energiekennwert Heizwärme in kwh/(m²a) nach Ausrichtung und Abstand verschattung Abb. 2 Auswirkung von Gebäudeausrichtung und Verschattung auf den Energiekennwert Heizwärme am Beispiel EFH. Gegenüber der völlig freien Lage (roter Punkt) wirken sich die Verschattungen von Nord-, Ost- und Westfassade aus. Geringeren Einfluss haben Nachbarbebauung (bei gleicher Horizonthöhe) im Abstand von m sowie Drehung des Gebäudes. Seite 7

17 Energiekennwert Heizwärme in kwh/(m²a) nach Ausrichtung und Abstand verschattung Abb. 3 Desgleichen für den Gebäudestandard PH. Der Verschattungseinfluss wird relativ größer. Die Auswirkungen von Verschattung der Gegenfassade, der Ost- und Westfassade, können im Vergleich zur völlig freien Lage bei weit entfernter Schattenkante (20 m) und Südausrichtung abgeschätzt werden. Der Einfluss ist gegeben, die völlig freie Lage ist jedoch hypothetisch, so dass in jedem Falle mit verschattenden Einflüssen gerechnet werden muss. Geringeren Einfluss haben Südverschattung und Drehung des Gebäudes, wobei der Einfluss beim Passivhausstandard verhältnismäßiger größer als beim EnEV- Standard ist (ca. 7% Differenz zwischen Minimal- und Maximalwert beim EnEV- Standard und 42 % bei PH-Standard). Bewertung Die reale Verschattungssituation im Baugebiet ist gut gelöst. Die Baukörper haben ausreichend Abstand. Werden ambitionierte wärmetechnische Standards realisiert, so ist im Einzelfall auch die Verschattung durch Bepflanzung usw. zu prüfen (z.b. Baumreihe entlang Planstraße A, nördliche Bepflanzung entlang Planstraße B bis D). Werden Passivhäuser realisiert, so ist für die wirtschaftliche Umsetzung des Standards auch die Orientierung des Baukörpers relevant. Für diese Gebäude ist die Südausrichtung der Ost/West-Orientierung vorzuziehen (s.u.) Seite 8

18 4.1 Mustergebäude EFH RH Typ2 EFH (alternative) MFH RH Typ9 Abb. 4 Städtebaulicher Entwurf des Baugebietes, Mustergebäude. Folgende Gebäude wurden einer Musteranalyse unterzogen: EFH 10x12m (Standardgebäude) Reihenhaus Typ2, breit gelagert Reihenhaus Typ9 Standard Mehrfamilienhaus (MFH) Seite 9

19 Als Alternativen zum Standard-EFH wurden folgenden Mustertypen, angelehnt an die Entwürfe aus der Broschüre Hausgruppen Talfeld, Architekturmesse 07 untersucht: o Punkthaus (Abb. 18) o Gartenhofhaus (Abb. 19) o Winkelbungalow (Abb. 20) Die EnEV weist eine gegenseitige Abhängigkeit des Nachweises von Gebäudehülle und Haustechnik auf. Schwächen der Gebäudehülle können damit (in Grenzen) durch verbesserte Haustechnik ausgeglichen werden (und umgekehrt). Um minimale Dämmstandards für das Baugebiet auszuloten, wurde in diesem Kapitel die für den angestrebten energetischen Standard jeweils noch sinnvoll mögliche minimale Haustechnik angenommen: EnEV KfW 60 KfW 40 Passivhaus Gasbrennwertkessel mit solarer Warmwasserbereitung Gasbrennwertkessel mit solarer Warmwasserbereitung Holzpelletkessel Gasbrennwertgerät mit solarer Warmwasserbereitung. Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung Tab. 4 Übersicht Typengebäude Typgebäude Typ EFH Typ1 EFH EFH EFH- EFH WiBu5 RH RH MFH Typ1 Typ1 PKTH GHH Kette Typ2 Typ9 Beschreibung EFH Satteldach EFH Satteldach Kniestock 1,2 m EFH Pultdach Punkthaus Gartenhofhaus Winkelbungalow als 5er Kette Reihenhaus 5er quer Baukörper 10x12 10x12 10x12 PKTH GHH WiBu RH 52x7 RH 48x9 MFH 26,5x11 A/V [1/m] 0,75 0,71 0,65 0,77 0,82 0,83 0,56 0,50 0,44 BGF [m²] NGF [m²] Personen Wohneinheiten Reihenhaus 7er Mehrfamilienhaus Seite 10

20 4.2 Aufwand für Wärmeschutz Die Mustergebäude wurden unter Annahme verschiedener energetischer Standards an ihrem Standort und im städtebaulichen Kontext der Verschattung untersucht. Im Vorgriff auf die Diskussion verschiedener Wärmeversorgungsvarianten (Kap ) wurden hierzu plausible Wärmeversorgungsvarianten angenommen. Bewertet wurden die Maßnahmen, die zur Erreichung des Standards aufgewendet werden müssen. Grundsätzlich wurden für die EnEV-Varianten Standardfenster Holz oder Kunststoff (U-Wert 1,5 W/(m²K)), für die Varianten KfW60 und KfW40 verbesserte Fenster (U- Wert 1,1 W/(m²K)) angesetzt. Letzteres lässt sich durch große Formate, gute Zweischeibenverglasung in verbessertem Rahmen oder Dreischeibenverglasung im Holz/Kunststoffrahmen erreichen. Werden Standardfenster verwendet, so steigt der Aufwand an anderer Stelle (z.b. Außenwand). Beim Passivhaus wurden passivhaustaugliche Fenster (U-Wert 0,8 W/(m²K)) angesetzt. Seite 11

21 4.2.1 EFH Das Mustergebäude EFH wurde als Standardgebäude 10 mal 12 m unter der Annahme verschiedener Dachformen und Ausrichtungen zunächst in der Basisvariante EnEV berechnet. Tab. 5 Ergebnisse Einfamilienhaus. Typ EFH Typ1 EFH Typ1 EFH Typ1 EFH Typ1 EFH Typ1 EFH Typ1 EFH Typ1 EFH Typ1 EFH Typ1 Variante EnEV EnEV EnEV EnEV KFW60 KFW60 KFW40 KFW40 PH PH Beschreibung Basisvariante BW/Solar Satteldach (Kniest. 1,2) BW/Solar Pultdach, BW/Solar wie Basis OST/WEST orientiert BW/Solar Wie Basis, Gasbrennwert/Solar Wie Basis, Gasbrennwert/Solar OST/WEST Wie Basis, Holzpellets Wie Basis, Holzpellets OST/WEST Wie Basis, Gasbrennwert/Solar EFH Typ1 Wie Basis, Gasbrennwert/Solar OST/WEST Baukörper 10x12 10x12 10x12 10x12 10x12 10x12 10x12 10x12 10x12 10x12 Ausrichtung S S S O S O S O S O Hauptfassade A/V [1/m] 0,75 0,71 0,65 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 U-Wert Fenster [W/(m²K)] 1,50 1,50 1,50 1,50 1,10 1,10 1,10 1,10 0,80 0,80 U-Wert Wand [W/(m²K)] 0,33 0,33 0,33 0,33 0,15 0,15 0,15 0,15 0,11 0,11 äquiv. Dämmstärke Außenwand [m] 0,09 0,09 0,09 0,09 0,22 0,22 0,22 0,22 0,30 0,30 Heizwärmebedarf EnEV/PHVP Differenz zur ENEV Basis Differenz aufgrund Ausrichtung [kwh/(m²a) 86,9 84,3 81,0 90,3 57,5 60,9 57,5 60,9 15,1 19,7 ] [%] -3,0-6,8 3,9-33,8-29,9-33,8-29,9-82,6-77,3 [%] 3,9 6,0 6,0 30,9 Beurteilung Mustergebäude EFH Das A/V Verhältnis ist entsprechend dem Baukörper ungünstig. Es verbessert sich durch einen höheren Kniestock oder durch Pultdächer. Gegenüber der Grund- Seite 12

22 version ist die Auswirkung auf den Energieverbrauch eher untergeordnet. Auch die Ausrichtung (Ost/West gegenüber Süd) spielt in der gesetzlichen Variante EnEV eine untergeordnete Rolle. Der Förderstandard KfW60 lässt sich mit verbesserten Fenstern sowie moderaten Dämmstärken von ca. 22cm unter der Annahme guter Standard-Haustechnik (Gasbrennwertkessel, solarthermisch zur Warmwasserbereitung unterstützt) verwirklichen. Mit denselben Annahmen für die Gebäudehülle und vollregenerativer Holzpelletsversorgung ist auch der Förderstandard KfW40 möglich. Wird konventionell versorgt, so ist auch beim KfW40-Nachweis eine Gebäudehülle ähnlich der des Passivhauses notwendig. Die EFH lassen sich als Passivhäuser gestalten, wenn neben passivhaustauglichen Fenstern mit U-Wert 0,8 W/(m²K) und ambitionierten Dämmstärken von ca. 30 cm ein Lüftungsaggregat mit Wärmerückgewinnung eingesetzt wird. Bei den ambitionierten wärmetechnischen Standards ist eine gute Südausrichtung essentiell. Bei den Passivhäusern steigt der Heizwärmebedarf bei Ost/West- Ausrichtung um ca. 30,9 %. Um hier den Grenzwert von 15 kwh/(m²a) noch einzuhalten, müssen in der Regel überhöhte Maßnahmen an der Gebäudehülle getroffen werden. Seite 13

23 4.2.2 Mustergebäude Punkthaus Dieses Mustergebäude ist an das Mustergebäude der Broschüre architekturmesse 07 (Abb. 18) angelehnt. Es wurde rein südorientiert unter Annahme verschiedener Wärmeschutzstandards berechnet. Tab. 6 Ergebnisse Punkthaus. Typ EFH-PKTH EFH-PKTH EFH-PKTH EFH-PKTH Variante EnEV KfW60 KfW40 PH Beschreibung Punkthaus Girdele BW/Solar Punkthaus Girdele BW/Solar Punkthaus Girdele HolzP Punkthaus Girdele BW/Solar WRG Baukörper PKTH PKTH PKTH PKTH Ausrichtung S S S S Hauptfassade A/V [1/m] 0,77 0,77 0,77 0,77 U-Wert Fenster [W/(m²K)] 1,50 1,10 1,10 0,80 U-Wert Wand [W/(m²K)] 0,33 0,15 0,15 0,11 äquiv. Dämmstärke Außenwand [m] 0,09 0,22 0,22 0,30 Heizwärmebedarf EnEV/PHVP Differenz zur ENEV Basis [kwh/(m²a)] 89,2 58,2 58,2 15,6 [%] -34,8-34,8-82,5 Beurteilung Mustergebäude Punkthaus Das Punkthaus weist eine A/V auf, das leicht ungünstiger ist als das Mustergebäude EFH mit Satteldach. Dennoch lassen sich die energetischen Standards mit den gleichen Parametern der Gebäudehülle wie beim EFH realisieren. Es ist folglich gleich wie das EFH zu bewerten. Seite 14

24 4.2.3 Mustergebäude Gartenhofhaus Dieses (ungereihte) Mustergebäude ist an das Mustergebäude der Broschüre architekturmesse 07 (Abb. 19) angelehnt. Es wurde rein südorientiert unter Annahme verschiedener Wärmeschutzstandards berechnet. Tab. 7 Ergebnisse Gartenhofhäuser. Typ EFH GHH EFH GHH EFH GHH EFH GHH Variante EnEV KfW60 KfW40 PH Beschreibung Gartenhofhaus ungereiht BW/Solar Gartenhofhaus ungereiht BW/Solar Gartenhofhaus ungereiht HolzP Gartenhofhaus ungereiht BW/Solar WRG Baukörper GHH GHH GHH GHH Ausrichtung S S S S Hauptfassade A/V [1/m] 0,82 0,82 0,82 0,82 U-Wert Fenster [W/(m²K)] 1,50 1,10 0,80 0,80 U-Wert Wand [W/(m²K)] 0,30 0,13 0,13 0,12 äquiv. Dämmstärke Außenwand [m] 0,10 0,26 0,26 0,28 Heizwärmebedarf EnEV/PHVP Differenz zur ENEV Basis [kwh/(m²a)] 91,3 58,7 51,9 13,4 [%] -35,8-43,2-85,4 Beurteilung Mustergebäude Gartenhofhäuser Dieses Mustergebäude weist ein ungünstigeres A/V als die beiden vorgenannten auf. Allerdings ist der Fensterflächenanteil mit 33 % der NGF auch höher, entsprechend ist der Aufwand bei den Förderstandards KfW60 und KfW40 etwas höher. Insbesondere KfW40 lässt sich hier nicht mehr ohne passivhaustaugliche Fenster erreichen. Durch den hohen Fensteranteil ergeben sich höhere Gewinne, was sich in einer günstigeren Bilanz auswirkt. Beim PH äußert sich dies gegenüber den o.g. Typen in mit 28 cm äquivalenter Dämmstärke verhältnismäßig moderaten Hüllenparametern. Der höhere Fensterflächenanteil bedingt aber die (hier nicht näher bewertete) Gefahr der sommerlichen Überhitzung. Dem kann mit allerdings teuren außenliegenden Jalousien begegnet werden. Seite 15

25 4.2.4 Mustergebäude Winkelbungalow (verkettet) Dieses (verkettete) Mustergebäude ist an das Mustergebäude der Broschüre architekturmesse 07 (Abb. 20) angelehnt. Es wurde rein südorientiert unter Annahme verschiedener Wärmeschutzstandards berechnet. Tab. 8 Ergebnisse Ketten-Winkelbungalows. Typ WiBu5Kette WiBu5Kette WiBu5Kette WiBu5Kette Variante EnEV KfW60 KfW40 PH Beschreibung Basis Winkelbungalow als 5er Kette. BW/Solar Wie Basis. BW/solar Wie Basis. Holzpellet Wie Basis Gas- BW/Solar LA/WRG Baukörper WiBu WiBu WiBu WiBu Ausrichtung S S S S Hauptfassade A/V [1/m] 0,83 0,83 0,83 0,83 U-Wert Fenster [W/(m²K)] 1,50 1,10 1,10 0,80 U-Wert Wand [W/(m²K)] 0,33 0,13 0,14 0,10 äquiv. Dämmstärke Außenwand [m] 0,09 0,26 0,24 0,34 Heizwärmebedarf EnEV/PHVP Differenz zur ENEV Basis [kwh/(m²a) 90,8 56,7 58,2 14,9 ] [%] -37,5-35,9-83,5 Beurteilung Mustergebäude Ketten-Winkelbungalow Auch in einer 5er-Kette weist das vorliegende Mustergebäude ein eher ungünstiges A/V auf. Der Fensterflächenanteil ist eher gering (ca. 18%). Der Aufwand für Wärmeschutzmaßnahmen ist daher bereits in der Grundvariante höher als bei o.g. Gebäudetypen. Der Ansatz einer voll regenerativen Wärmeversorgung bei der Variante KfW40 wirkt sich entlastend auf die Gebäudehülle aus. Besonders hoher Aufwand muss für die Wärmeschutzvariante Passivhaus betrieben werden. Dieser Haustyp kommt als Passivhaus weniger in Frage. Seite 16

26 4.2.5 Mustergebäude Reihenhaus Typ2 Die breit gelagerten Reihenhausgebäude Typ 2 weisen eine geringe Gebäudetiefe von sieben Metern bei gleichzeitiger Dreigeschossigkeit auf. Damit ergibt sich in einem 52 m-block die Möglichkeit, fünf bis sieben Einheiten unterzubringen. Die NGF beträgt im Falle einer 5er-Reihung ca. 190 m². Tab. 9 Ergebnisse Reihenhaus Typ2 Typ RH Typ2 RH Typ2 RH Typ2 RH Typ2 RH Typ2 Variante EnEV EnEV KfW60 KfW40 PH Beschreibung RH (Flachdach) BW/Solar RH (Pultdach) BW/Solar RH (Flachdach) GasBW/Solar RH (Flachdach) Holzpelllet RH (Fldach) GasBW/Solar LA/WRG Baukörper RH 52x7 RH 52x7 RH 52x7 RH 52x7 RH 52x7 Ausrichtung W W W W W Hauptfassade A/V [1/m] 0,56 0,53 0,56 0,56 0,56 U-Wert Fenster [W/(m²K)] 1,50 1,50 1,10 1,10 0,80 U-Wert Wand [W/(m²K)] 0,33 0,33 0,15 0,15 0,13 äquiv. Dämmstärke Außenwand [m] 0,09 0,09 0,22 0,22 0,26 Heizwärmebedarf EnEV/PHVP Differenz zur ENEV Basis [kwh/(m²a)] 76,6 74,4 53,1 53,1 13,0 [%] -2,9-30,7-30,7-83,1 Beurteilung Reihenhausgebäude Typ2 Durch die Reihung und die versatzlose Bauweise ergibt sich eine günstige Kubatur. Die Dachform Flachdach/Pultdach spielt bei diesem Typ in der Standardvariante keine nennenswerte Rolle. Auch in der West/Ost-Ausrichtung (mit vergleichsweise freier Lage) lassen sich KfW60, KfW40 und Passivhäuser (mit passivhaustauglichen Fenstern und Lüftungswärmerückgewinnung) gut realisieren. Seite 17

27 4.2.6 Mustergebäude Reihenhaus Typ9 Ein weiterer Reihenhaustyp 48 x 9 m mit 7 Einheiten findet sich in BF A2. Tab. 10 Ergebnisse Reihenhaus Typ9 Typ RH Typ9 RH Typ9 RH Typ9 RH Typ9 Variante EnEV KfW60 KfW40 PH Beschreibung RH (Flachdach) GasBW/Solar RH (Flachdach) GasBW/Solar RH (Flachdach) Holzpellet RH (Fldach) GasBW/Solar LA/WRG Baukörper RH 48x9 RH 48x9 RH 48x9 RH 48x9 Ausrichtung W W W W Hauptfassade A/V [1/m] 0,50 0,50 0,50 0,50 U-Wert Fenster [W/(m²K)] 1,50 1,10 1,10 0,80 U-Wert Wand [W/(m²K)] 0,33 0,15 0,15 0,15 äquiv. Dämmstärke Außenwand [m] 0,09 0,22 0,22 0,22 Heizwärmebedarf EnEV/PHVP Differenz zur ENEV Basis [kwh/(m²a)] 71,7 50,3 50,3 12,7 [%] -29,7-29,7-82,3 Beurteilung Reihenhausgebäude Typ9 Das A/V-Verhältnis dieses Typs ist günstig. Es ist entsprechend günstig ähnlich wie Reihenhaustyp 2 - zu beurteilen. Seite 18

28 4.2.7 Mustergebäude Mehrfamilienhaus Als Mustergebäude wurde ein viergeschossiges MFH 26,5 x 11 m am südlichen Rand von BF A1 herangezogen. Tab. 11 Ergebnisse Mehrfamilienhaus. Typ MFH MFH MFH MFH Variante EnEV KfW60 KfW40 PH Beschreibung Typ12 (Flachdach) GasBW/Solar Typ12 (Flachdach) GasBW Typ12 (Flachdach) Holzpellet Typ12 (Flachdach) GasBW LA/WRG Baukörper MFH 26,5x11 MFH 26,5x11 MFH 26,5x11 MFH 26,5x11 Ausrichtung S S S S Hauptfassade A/V [1/m] 0,44 0,44 0,44 0,44 U-Wert Fenster [W/(m²K)] 1,50 1,30 1,10 1,10 U-Wert Wand [W/(m²K)] 0,33 0,25 0,15 0,15 äquiv. Dämmstärke Außenwand [m] 0,09 0,13 0,22 0,22 Heizwärmebedarf EnEV/PHVP [kwh/(m²a)] 63,5 54,7 46,2 15,0 Differenz zur ENEV Basis -13,9-27,3-76,4 Beurteilung Mehrfamilienhaus Aufgrund der günstigen Kubatur lassen sich anspruchsvolle wärmetechnische Niveaus mit sehr gemäßigtem Aufwand erreichen. Auch Passivhäuser lassen sich sehr gut realisieren. In obigem Beispiel wird der Standard mit guter Standardhaustechnik (Brennwertkessel) und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung erreicht. Passivhaustaugliche Fenster sind aus bilanztechnischer Sicht nicht notwendig, der Standard wird mit guten Fenstern (Dreischiebenverglasung im guten Holzrahmen) erreicht. Seite 19

29 5 Wärmeversorgungskonzept Ausgehend von den Berechnungen der städtebaulichen Analyse (Kap. 4) kann der Gesamtbedarf an Energie für die einzelnen Bauabschnitte bestimmt werden. Die Untersuchung bezieht sich auf die zuerst zur Realisierung anstehenden Baufelder A1 und A2. Die Ergebnisse können auch auf die anderen Baufelder übertragen werden. Die Analyse berücksichtigt verschiedene energetische Gebäudestandards, sowie verschiedene Anlagenkonzepte (zentral, teilzentral, dezentral). Basis des Vergleichs ist der Bedarf an Primärenergie, dadurch lassen sich unterschiedliche Energieträger vergleichen. Die Umweltwirkung wiederum wird anhand des CO 2 -Ausstoßes (CO 2 -Äquivalents) verglichen. Die Versorgungsvarianten unterscheiden sich weiterhin in den Investitionen. Bei der Beurteilung wurde nicht unterschieden, ob die Investitionen von einem Investor oder von privaten Bauherren getätigt werden müssen. Alle Wirtschaftlichkeitsberechnungen werden für die verschiedenen Gebäudestandards bei unterschiedlichen Versorgungsvarianten annuitätisch (inkl. Verbrauchs-, Investitions- und Wartungskosten) berechnet. 5.1 Versorgungsvarianten Immer möglich ist die Versorgung mit Lagerbrennstoffen (Heizöl, Flüssiggas, Holzpellets). Die Versorgung mit dem leitungsgebundenen Energieträger Erdgas soll im Baugebiet durch den Energieversorger ermöglicht werden. Ebenfalls immer möglich ist die monovalente Versorgung mit Strom. Diesen Energieträger für Wärmeerzeugung einzusetzen ist jedoch nur in Verbindung mit einem hohen Anteil von Umweltwärme (Erdwärmenutzung) oder Abwärme (Fortluftwärmepumpe) bei geringem Bedarf wirtschaftlich und ökologisch vertretbar. Bei Wärmepumpen, die an das Erdreich oder das Grundwasser als Wärmequelle ankoppeln, muss grundsätzlich untersucht werden, ob die wasserrechtlichen und geologischen Voraussetzungen gegeben sind. Die Untersuchungen in diesem Konzept zu Wärmepumpen stellen keine derartige Freigabe dar. Seite 20

30 Es wurden folgende dezentrale Varianten untersucht: Basisvariante: Gasbrennwertkessel, ggf. kombiniert mit Unterstützung durch thermische Solaranlage zur Warmwasserbereitung (ca. 60 % des Warmwasserbedarfs). Diese Variante stellt gegenüber dem gesetzlichen Standard (solar unterstützter Niedertemperaturkessel) bereits eine Verbesserung dar. Holzpelletkessel für Heizung und Warmwasserbereitung. Erdreichwärmepumpe für Heizung und Warmwasserbereitung 3 Kompaktaggregat für Passivhaus. Das Kompaktaggregat ist ein Kombigerät aus Lüftungsgerät mit Wärmetauscher, Wärmpumpe (mit Wärmequelle Fortluft) und Speicher. Alle berechneten Varianten wurden als homogen versorgt angenommen, d.h. dass bei allen Gebäuden dieselbe Versorgungsart angenommen wurde. Ausnahme hiervon stellt lediglich die Variante Kompaktaggregat dar. Bei dieser Variante werden die MFH mit Gasbrennwert/Solar versorgt. Blockversorgungen oder Mininetze Als Mittelweg zwischen einer völlig zentralisierten und einer dezentralen Versorgung ergeben sich durch die Zusammenfassung von mehreren Gebäuden in Mininetzen und blockweisen Versorgungen Möglichkeiten. Insbesondere für Blöcke oder Modulgebäude, die gemeinsam entwickelt werden, ist die Untersuchung gemeinsamer Versorgung in Mininetzen lohnenswert: Die Verteilung der Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung kann ohne oder mit geringen Erdarbeiten kostengünstig über die Keller erfolgen. Leitungsverluste können so innerhalb der thermischen Hülle genutzt werden. Durch die gemeinsame Versorgung können sich Kostenvorteile bei der Errichtung der Anlage und Lager ergeben. Insbesondere bei regenerativer Versorgung mit automatisch arbeitenden Holzpelletkessel bieten größere Anlagen Vorteile bei der Effizienz sowie der Abgasführung. 3 Es wurde eine Erdreichwärmepumpe mit Wärmequelle Erdsonden angesetzt. Ob Erdsonden oder eine äqivalente Technologie günstiger oder aufgrund der Bodenbeschaffenheit überhaupt einsetzbar sind, ist nicht Gegenstand der Untersuchung. Diese Fragen müssen im Planungsprozess geklärt werden. Erdreichwärmepumpen können prinzipiell auch zur Kühlung genutzt werden (s.a. Anhang). Seite 21

31 Eine Kombination mit Kraft-Wärmekopplung ist denkbar. Voraussetzung hierfür ist erfahrungsgemäß allerdings eine hoher Eigenstromanteil an der Stromabnahme. Nachteil auch der teilzentralen Versorgungsvarianten ist, dass eine Betreibergemeinschaft gegründet werden muss, welche sich um Betrieb und Abrechnung kümmert. Insbesondere bei geringem Wärmebedarf von Passivhäusern können die Abrechnungskosten nennenswerte Teile der gesamten Rechnung betragen. Wir empfehlen die oben genannten Vorteile und Fragestellungen im Planungsprozess für definierte Module oder Blöcke zu untersuchen. Zentrale Versorgungsvarianten. Gegen eine baugebietsweise Versorgung mit Nahwärme sprechen mehrere Argumente: das Verhältnis von Netzverlusten zu Nutzwärme ist umso ungünstiger, je geringer die Nachfragedichte ist. Letztere nimmt mit verbessertem energetischem Standard sowie geringerer baulicher Dichte ab. Wird eine Zentralanlage mit gleicher Technologie, z.b. Holzpelletanlage, wie dezentrale Anlagen betrieben, so müssen die Netzverluste durch die bessere Effizienz der größeren zentralen Anlage aufgewogen werden. Das ist meistens nicht der Fall, wodurch sich keine Vorteile für zentrale Wärmeversorgungsanlagen ergeben. Zentrale Wärmeversorgung ist dann lohnenswert, wenn sich durch die Zentralisierung ein Technologiewechsel (z.b. zu Holzhackschnitzelanlage oder Blockheizkraftwerk) ergibt, der zu Kosten- und Umweltvorteilen führt. Mit fossilen Brennstoffen betriebene BHKWs (z.b. Erdgas-BHKW) sollten durch einen Contraktor betrieben werden, der Strom in seinem Netz verkauft und zudem wirtschaftliche Vorteile an anderer Stelle (z.b. Versorgungssicherheit) geltend machen kann. Der Erlös über das Einspeisegesetz ist in der Regel nicht ausreichend, um ein BHKW wirtschaftlich zu betreiben. Um ausreichend lange Laufzeiten zu erreichen, muss ganzjährig eine ausreichend große Wärmesenke zur Verfügung stehen. Die Entwicklung zentraler Wärmeversorgungsanlagen erfordert einen Anschluss- und Benutzungszwang, der im EFH-Bereich als deutliches Hemmnis für die Bauherrschaft gesehen wird. Bei Entwicklung in mehreren Bauabschnitten und/oder nicht ausreichend rascher Bebauung muss versorgungsseitig mit hohen Investitionen kalkuliert Seite 22

32 werden, welche zunächst nicht ausreichend Ertrag bringen. Dadurch wird der Wärmepreis verteuert. Bei der vorliegenden Struktur überwiegender Einfamilienhausbebauung ist eine zentralisierte Versorgungsstruktur für das Gesamtgebiet weder aus wirtschaftlichen noch aus Umweltgesichtspunkten lohnenswert. 5.2 Erneuerbare Wärme Gesetz Baden-Württemberg Nach dem neuen Gesetz [EWärmeG-BW2007] muss die Wärmeversorgung bei Neubauten, für die ab 1. April 2008 die Bauunterlagen erstmalig eingereicht werden, zumindest 20 % über erneuerbare Energien wie Sonnenenergie, Erdwärme und Wärmepumpen oder Biomasse gedeckt werden. Elektrisch betriebene Wärmepumpen müssen mindestens eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,5 vorweisen können. Ersatzweise zum direkten Einsatz erneuerbarer Energien kann an Fernwärme (mit KWK 4 ) angeschlossen werden, oder ein Blockheizkraftwerk betrieben werden, oder Photovoltaik eingesetzt werden, oder der bauliche Standard der Gebäudehülle um 30% besser als der Grenzwert der EnEV gebaut werden. 4 KWK: Kraft Wärmekopplung (Blockheizkraftwerk).s.a. Anhang. Seite 23

33 5.3 Versorgungsvarianten ausgewählter Gebäudetypen Um die Auswirkungen verschiedener Gebäudetypen in Kombination mit verschiedenen Versorgungsvarianten aufzuzeigen, wurden die Gebäudetypen EFH, Winkelbungalow und Reihenhaus T2 (quer) berechnet und verglichen. Alle Berechungen beziehen sich hier auf eine Wohneinheit. Der Winkelbungalow wurde verkettet angenommen, das Reihenhaus ist eine 5er- Einheit Energiekennwerte ausgewählter Gebäudetypen Seite 24

34 Abb. 5 Nutz- und Endenergie von EFH (links), Winkelbungalow (oben) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit. Seite 25

35 Bewertung Die drei Gebäudetypen unterscheiden sich in ihrer Bewertung nicht wesentlich. Aufgrund der Solarenergienutzung muss in der Basisvariante und der Variante KfW60-Gasbrennwert/Solar weniger Endenergie eingesetzt werden als Nutzenergie benötigt wird. Dieser Effekt ist in den Varianten mit Wärmepumpe noch ausgeprägter. Holzpelletanlagen arbeiten bezüglich Endenergieeinsatz verhältnismäßig ineffektiv. Durch die verbesserte Gebäudehülle, insbesondere beim Passivhaus, lässt sich der Nutzenergiebedarf und damit auch der Endenergiebedarf deutlich senken Primärenergie und CO 2 -Bilanz ausgewählter Gebäudetypen Seite 26

36 Abb. 6 Primärenergie- und CO 2 Bilanz von EFH (links), Winkelbungalow (oben) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit. Seite 27

37 Bewertung Bei allen Gebäudetypen lässt sich durch regenerative Versorgung sowie ambitionierte wärmetechnische Standards ein größeres Potential CO 2 -Einsparung erschließen. 5.4 Versorgungsvarianten bezogen auf die untersuchten Baufelder Energiekennwerte für die untersuchten Baufelder Bezogen auf die Baufelder A1 und A2 wurden die in Abb. 7 gezeigten Energiebedarfswerte ermittelt. Um die energetischen Potentiale auszuloten, wurde in den Varianten davon ausgegangen, dass jeweils das gesamte Baugebiet homogen im energetischen Standard und der Wärmeversorgung ist. Mischvarianten liegen in ihrer Wirkung je nach Anteil zwischen den berechneten Eckpunkten. Abb. 7 Nutz- und Endenergie unter Annahme verschiedener wärmetechnischer Standards. Seite 28

38 Bewertung Bezogen auf die Baufelder A1 und A2 ergeben sich im wesentlichen die gleichen Bewertungen wie für die Einzelgebäue mit aufgrund der Gebäudemischung etwas unterschiedlichen Gewichten. Auch hier wird deutlich, dass mit verbesserter Hülle der Nutzwärmebedarf für Raumheizung und Warmwasserbereitung deutlich sinkt Heizlast Die Heizlast wurde überschlägig als real auftretende Heizlast (ohne Zuschläge) ermittelt Tab. 12. Tab. 12 Heizlast und Endenergiemengen für das Baugebiet Talfeld unter Annahme verschiedener wärmetechnischer Standards und Energieversorgungen. Das ganze Baugebiet wurde homogen angenommen. Mischvarianten sind nicht berücksichtigt. BA1+2 EnEV Heizöl NT / Einzel / Solar BA1+2 KfW60 Gasbren nwert / Einzel / Solar BA1+2 KfW40 Holzpelle ts / Einzel BA1+2 PH Gasbren nwert / Einzel BA1+2 KfW60 ErdWP BA1+2 KfW40 ErdWP / WRG BA1+2 PH KoAgg Endenergi e MWh/ a Heizlast kw Seite 29

39 5.4.3 Primärenergie- und CO 2 -Bilanz Abb. 8: Ergebnisse der Primärenergie- und CO 2 -Bilanz für das Gesamtgebiet. Vergleich verschiedener Versorgungsvarianten. Bewertung Je geringer der Endenergiebedarf und je höher der Anteil an regenerativen Energien ist, umso geringer ist die Umweltwirkung. Gegenüber der Standard-Variante ist es möglich, im Baugebiet durch vollregenerative Energien oder ambitionierten wärmetechnischen Standard rd. 79% bis maximal 84% des CO 2 -Ausstoßes einzusparen. Seite 30

40 6 Wirtschaftlichkeit Die Wirtschaftlichkeit verschiedener Kombinationen von wärmetechnischer Hülle und Haustechnik wurde für das Baugebiet untersucht. 6.1 Investitionen Bezüglich der Gebäudehülle wurde der Mehrkostenansatz gewählt. Das bedeutet, dass nur die Kosten für gegenüber dem gesetzlichen Mindeststandard getroffene Maßnahmen in Bezug genommen werden. Alle Varianten wurden unter Annahme einer Lüftungsanlage berechnet, um vergleichbaren wohnklimatischen Komfort zu erreichen. Wo nicht anders vermerkt handelt es sich um eine Abluftanlage, sonst Zu-Abluft mit Wärmerückgewinnung Investitionen ausgewählter Gebäudetypen Seite 31

41 Abb. 9 Investitionen von EFH (vorhergehende Seite), Winkelbungalow (oben) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit. Seite 32

42 6.1.2 Investitionen der untersuchten Baufelder Abb. 10 Übersicht Investitionskosten in Gebäudehülle und Haustechnik (Gebäudehülle Mehrkosten). Bewertung Durch das EWärmG ergeben sich auch in der Basisvariante EnEV Kosten für eine thermische Solaranlage. Während bei voll regenerativer Versorgung KfW40 und konventionell versorgte KfW60 Variante nahezu gleichauf liegen, zeigt die Passivhausvariante, bedingt durch die Mehrkosten der Gebäude, deutlich höhere Investitionskosten. Die Erdreich-Wärmepumpen-Lösungen stellen insbesondere wegen der Sondenbohrungen einen erheblichen Kostenfaktor dar, der durch vermiedene Kosten (Schornstein, Gasanschluss) nicht vollständig kompensiert werden kann. Insbesondere in der KfW40-Variante ist durch die lediglich teilregenerative Versorgung eine ambitionierte passivhausähnliche Gebäudehülle notwendig. Seite 33

43 6.2 Wirtschaftlichkeit Die Wirtschaftlichkeit der Beispielgebäude ergibt sich unter Einbeziehung der Kosten der Kapitalbeschaffung und der Verbrauchskosten unter Einbeziehung von Energiepreissteigerungen Wirtschaftlichkeit ausgewählter Gebäudetypen Seite 34

44 Abb. 11 Wirtschaftlichkeit von EFH (links), Winkelbungalow (mitte) und RH2 (unten). Jeweils eine Wohneinheit. Seite 35

45 6.2.2 Wirtschaftlichkeit der untersuchten Baufelder Abb. 12: Wirtschaftlichkeitsberechnung der Beispielgebäude. Energiepreissteigerung 9,9 %. Die Berechnung beinhaltet die Mehrkosten zur Erlangung des energetischen Standards, die Kosten der Haustechnik sowie die Verbrauchskosten. Seite 36

46 Abb. 13: Varianten Wirtschaftlichkeitsberechnung der Beispielgebäude. Energiepreissteigerung 4,5% (oben) 14,9%.(unten). Seite 37

47 Bewertung Unter der Annahme hoher Energiepreissteigerungen von 9,9 % sind Investitionen in Energiesparmaßnahmen lohneswert s. Abb. 12. Am deutlichsten zeigt sich dieser Effekt beim Passivhaus. Hier ergibt sich eine hohe Unabhängigkeit von Preissteigerungen, die Gesamtannuitäten liegen gegenüber den anderen Varianten günstig. Aufgrund der hohen Investitionskosten schneiden die Wärmepumpenlösungen in wirtschaftlicher Hinsicht etwas ungünstiger als konventionelle Versorgungen ab. Die Holzpelletslösung ist aufgrund des hohen Endenergiebedarfs weniger wirtschaftlich. Zum Vergleich: Auch unter Annahme einer niedrigen Energiepreissteigerungsrate von 4,5% sind die Passivhausgebäude nicht wesentlich teurer als der gesetzliche Standard EnEV. Steigen die Energiepreise stärker als der angenommene Mittelwert von knapp 10% p.a., so verstärkt sich der wirtschaftliche Effekt der Investition in Energiesparmaßnahmen noch (Abb. 13) Seite 38

48 7 Umsetzungsstrategien Auch über die gesetzlichen Vorgaben hinaus besteht der Wunsch oder die Notwendigkeit, Energiesparmaßnahmen umzusetzen. Grundsätzlich bieten sich Angriffspunkte auf den Ebenen Motivation, Information sowie gesetzliche oder vertragliche Bindung: Öffentliche Förderung In Form von zinsverbilligten Darlehen von der Förderbank der Kreditanstalt für Wiederaufbau für die Förderstandards KfW60 und KfW40/PH für private Bauherren. Kommunen und Körperschaften des öffentlichen Rechts erhalten Zugang zu weitergehenden Förderprogrammen sowie direkte Förderungen des Landes Baden-Württemberg. Die Förderprogramme sind sehr wirksam. Förderung wird in hohem Maße durch die private Bauherrschaft gewünscht. Einerseits wird damit die Finanzierung eines Objektes vereinfacht; vielfach decken die Zinsförderungen bereits einen erheblichen Teil der Mehrkosten. Anderseits wird durch die Förderprogramme ein hohes Maß an Aufmerksamkeit erzeugt. Im Rahmen der kommunalen Beratungen sollte auf die Förderprogramme hingewiesen und ausführlich informiert werden. Zusätzliche Förderung durch die Kommune Direkte Förderungen oder indirekte Förderungen über Preisnachlässe können bei der Bauherrschaft zusätzliches Interesse wecken (Abb. 14). Ein Teil der investiven Mehrkosten können durch die Förderung aufgefangen werden. Förderung ist auch in Form von Sachleistungen, z.b. objektbezogene Beratungsdienstleistungen durch einen qualifizierten Energieberater oder ein Ingenieurbüro, möglich. Auch die kommunale Investition in Informations- und Motivationsprogramme stellt eine indirekte Förderung dar. Seite 39

49 Abb. 14 Beispiel direkte Förderung: Klimaoffensive Augsburg Motivation der Bauherrschaft durch Information über höheren Wohnkomfort, Kosteneinsparungen im Betrieb, etc. Die Information der Bauherrschaft über Hintergründe und Motivation des kommunalen Vorhabens ist genauso wichtig wie detaillierte Information über die Vorteile energiesparenden Bauens. Die Ziele der Kommune können im Rahmen von allgemeinen Informationen über das Baugebiet vermittelt werden. Besser ist jedoch, die Ziele unabhängig von einem konkreten Gebiet zu formulieren und in gesonderter Weise zu vermitteln. Dazu bieten sich Veranstaltungen, aber auch Motivationsbroschüren und Infomaterialien an (Abb. 15). Die Vorteile energiesparenden Bauens sollen anhand des höheren Wohnkomforts (Stichworte: Schimmelfreiheit, thermisches Raumklima, gute Luft etc.) dargestellt werden. Da für den Bauherren primär die Investitionskosten des Gebäudes wichtig sind und sekundär sein späterer Unterhalt, gilt es die Investition in Energiesparmaßnahmen als wirtschaftlich interessant zu vermitteln. Hier sollte dem Bauherren der Ansatz der Gesamtkosten vermittelt werden. Es ist klar, dass Wirtschaftlichkeitsberechnungen durch die Annahme von Preissteigerung im Bereich der Energie einen (gewissen unbekannten) Zukunftsblick vermitteln. Seite 40

50 Die Investitionskosten bleiben aber in der Regel über einen längeren Zeitraum kalkulierbar. Durch Investition in energiesparende Maßnahmen erreicht man daher eine Abkopplung von Preissteigerungsraten und daher auch von Energiekosten. Abb. 15 Beispiel Informationsveranstaltung: Sommerakademie Tuttlingen Diese Zusammenhänge können ebenfalls gut in Beratungen, bei Veranstaltungen und in Broschüren vermittelt werden. Sinnvoll ist, eine Beratung durch ein qualifiziertes Ingenieurbüro oder einen Energieberater zu vermitteln. Hier können z.b. für Grundstücks-Käufer Gutscheine für kostenlose Initial- Beratungen ausgegeben werden (Abb. 14). Seite 41

51 Abb. 16 Beispiel Gutschein für direkte Beratung (hier Bauherren in Tübingen-Hirschau) Eine sehr gute Möglichkeit der Motivation ist, lokale Multiplikatoren z.b. Bewohner bereits gebauter Passivhäuser, zu nutzen. Beispielsweise findet alljährlich im November der Tag des Passivhauses statt. Abb. 17 Tag des Passivhauses. Infos unter Seite 42

52 Information und Schulung über lokale Multiplikatoren Bauhandwerker aber auch Planer (Architekten, Ingenieure) wirken vor Ort als Multiplikatoren. Sie sollten daher verstärkt in die kommunalen Programmziele eingebunden werden. Hierzu sind Vorträge, besser aber noch Gesprächsrunden oder Besichtigung von Musterprojekten mit qualifizierter Führung sinnvoll. Eine hohe Akzeptanz bei den lokalen Multiplikatoren führt erfahrungsgemäß zu einer hohen Umsetzungsquote. Über die Multiplikatoren lässt sich auch vermitteln, dass qualitätsvolles und energiesparendes Bauen Hand-In-Hand geht. Passivhäuser und KfW40-Häuser sollten auch unter architektonischen Gesichtspunkten gut gestaltet werden. Hier können sowohl dem Fachplaner wie auch dem Bauherren Beispiele aus allen Bereichen aufgezeigt werden. Im Rahmen der Architekturmesse Biberach lassen sich sowohl Multiplikatoren als auch Bauherren direkt ansprechen. In Biberach könnte die Energieagentur sowie die lokale Agende 21 einen wirksamen Multiplikator darstellen. Sie sollten direkt in die Aktivitäten eingebunden werden. Vergabe über motivierte Bauträger und Entwicklungsgesellschaften. Motivierte Bauträger können nicht nur in Zusammenarbeit mit der Kommune die energetischen Standards des Gebäudes bestimmen. Wenn mehrere Gebäude zusammenhängend realisiert werden, so bietet sich hierzu auch die gemeinsame Versorgung durch eine effiziente Anlage (Mininetz) an. Ggf. kann die Vergabe in einem Bewerbungsverfahren durchgeführt werden, wobei die Umsetzung energiesparender Bauweise eine gehobene Rolle spielen sollte. Der Bauträge kann sich damit gegenüber der Bauherrschaft und der Kommune gleichermaßen Vorteile gegenüber Mitbewerbern schaffen. Bindende Vorgaben im Bebauungsplan Auf mögliche bindende Vorgaben im Bebauungsplan wurde durch die Stadt Biberach verzichtet. Bindende Vereinbarung in privatrechtlichen Verträgen Auf mögliche bindende Vorgaben in den Kaufvertägen wurde durch die Stadt Biberach verzichtet. Seite 43