EnEV 2009 / 2012 aktueller Stand und Perspektiven. Prof. Dr. Anton Maas

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1 EnEV 2009 / 2012 aktueller Stand und Perspektiven Prof. Dr. Anton Maas

2 Entwicklung der Regelungsansätze im Bereich Energieeffizienz Komplexität der Anforderungen Mindestwärmeschutz nach Bauordnungsrecht Energiesparender Wärmeschutz Energieeinsparung bei Gebäuden Zertifizierung des Primärenergiebedarfs in der Nutzungsphase Energiepass Zertifizierung des Primärenergiebedarfs von Gebäuden von der Errichtung bis zum Rückbau DIN (versch. Ausgaben seit 1952) Wärmeschutzverordnungen (1977, 1982, 1994) Energieeinsparverordnungen (2002, 2004) Energieeinsparverordnungen 2007, 2009 Deutsches Gütesiegel Nachhaltiges Bauen 2009 [Hegner, modifiziert]

3 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 Bestand: Verschärfung der Einzelanforderungen für Bauteile im Gebäudebestand Anpassung der Nachrüstverpflichtungen (Dämmung oberster Geschossdecken) Außerbetriebnahme von Nachtspeichersystemen (Übergangsfristen) Wegfall des vereinfachten Verfahrens (Periodenbilanzierung) bei Wohngebäuden

4 Anforderungsmodell und Anforderungsgrößen für Wohngebäude im Detail

5 Zuordnung Gebäudetypen Wohngebäude Nichtwohngebäude (Beispiele) - Wohngebäude - Bürogebäude - Wohnheime - Verwaltungsgebäude - Altenheime - Kaufhaus, Supermarkt - Pflegeheime - Schule, Kindergarten - Hotel - Restaurant - Werkstatt - Theater - Museum - Bibliothek - Turnhalle

6 Nachweisverfahren EnEV 2002/2007 Schritt 1: Gebäudeentwurf - Ausrichtung (Orientierung) - Geometrie (Abmessungen) - Bauteilflächen Schritt 2: A/V e -Verhältnis bestimmt Q P,max Schritt 3: Wärmeschutz und Anlagentechnik gem. tatsächlicher Ausführung Primärenergiebedarf [kwh/(m³a)] große, kompakte Gebäude kleine, wenig kompakte Gebäude 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 A/V e -Verhältnis [1/m] Q P,max Q P,vorh

7 Referenzgebäudeverfahren Schritt 1: Gebäudeentwurf - Ausrichtung (Orientierung) - Geometrie (Abmessungen) - Bauteilflächen Schritt 2: Wärmeschutz und Anlagentechnik gem. Referenzanforderungen Schritt 3: Wärmeschutz und Anlagentechnik gem. tatsächlicher Ausführung Q P,max Q P,vorh

8 Referenzbau- und -anlagentechnik für Wohngebäude Dach U ref = 0,20 W/(m 2 K) Außenwand U ref =0,28 W/(m 2 K) Fenster U ref = 1,3 W/(m 2 K) g ref = 0,6 Solarkollektor- Unterstützung Warmwasserbedarf Wärmebrücken ΔU WB =0,05 W/(m 2 K) Abluftanlage Kellerwand U ref = 0,35 W/(m 2 K) Bodenplatte/Kellerdecke U ref = 0,35 W/(m 2 K) Haustür U ref = 1,8 W/(m 2 K) Heizung u. Warmwasser Ref. Brennwerttechnik 55/45 C

9 Höchstwerte des spezifischen Transmissionswärmeverlusts Zeile Freistehendes Wohngebäude Gebäudetyp alle anderen Wohngebäude mit A N 350 m² mit A N > 350 m² Einseitig angebautes Wohngebäude Erweiterungen und Ausbauten von Wohngebäuden gemäß 9 Abs. 5 Höchstwerte des spezifischen Transmissionswärmeverlusts H T = 0,40 W/(m 2 K) H T = 0,50 W/(m 2 K) H T = 0,45 W/(m 2 K) H T = 0,65 W/(m 2 K) H T = 0,65 W/(m 2 K)

10 Referenzgebäudeverfahren - Vereinfachtes Verfahren : bei 1:1 Umsetzung der Referenzausführung ist die EnEV- Anforderung direkt eingehalten (Nebenanforderung beachten!) - Anforderungen des EEWärmeG werden automatisch erfüllt - Referenzbau- und -anlagentechnik ist nur eine Möglichkeit, mit der die EnEV- Anforderung eingehalten werden kann; es gibt eine Vielzahl wirtschaftlicher Lösungen

11 Festlegung eines neuen EnEV-Anforderungsniveaus (Wohngebäude) Einfamilienhaus EFH beheizter Keller A N = 214,1 m² V e = 669 m³ A/V e = 0,68 m -1 EnEV 2007: q P,max,EnEV 110,4 kwh/(m²a) H T ',max,enev 0,52 W/(m²K) EnEV 2009: H T ',max,enev 0,40 W/(m²K) Gebäudehülle gemäß Referenzausführung Brennwertkessel, solare Trinkwassererwärmung Abluftanlage ohne WRG (Anlagenluftwechsel 0,35 h -1 ) EnEV 2007 EnEV 2009 H T ' 0,42 W/(m²K) 0,34 W/(m²K) -19% Heizwärmebedarf Q h kwh/a kwh/a -23% WW-Wärmebedarf Q w kwh/a kwh/a 0% Endenergie Q f,wärme kwh/a kwh/a -39% Endenergie Q f,hilfsenergie 503kWh/a 781kWh/a 55% Primärenergie Q p kwh/a kwh/a -33% q p = Q p /A N 109,0 kwh/(m²a) 72,9 kwh/(m²a)

12 Festlegung eines neuen EnEV-Anforderungsniveaus (Wohngebäude) Mehrfamilienhaus MFH unbeheizter Keller A N = 1.330,6 m² V e = m³ A/V e = 0,46 m -1 EnEV 2007: q P,max,EnEV 87,3 kwh/(m²a) H T ',max,enev 0,63 W/(m²K) EnEV 2009: H T ',max,enev 0,50 W/(m²K) Gebäudehülle gemäß Referenzausführung Brennwertkessel, solare Trinkwassererwärmung Abluftanlage ohne WRG (Anlagenluftwechsel 0,35 h -1 ) EnEV 2007 EnEV 2009 H T ' 0,44 W/(m²K) 0,41 W/(m²K) -7% Heizwärmebedarf Q h kwh/a kwh/a -13% WW-Wärmebedarf Q w kwh/a kwh/a 0% Endenergie Q f,wärme kwh/a kwh/a -36% Endenergie Q f,hilfsenergie kwh/a kwh/a 135% Primärenergie Q p kwh/a kwh/a -31% q p = Q p /A N 87,5 kwh/(m²a) 60,1 kwh/(m²a)

13 Erneuerbares-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) im Zusammenhang mit der EnEV

14 Anteile erneuerbarer Energien gem. EEWärmeG Deckung des Wärmeenergiebedarfs Bei Nutzung von: Solarenergie: 15% Gasförmige Biomasse: 30% Flüssige/feste Biomasse: 50% Geothermie/Umweltwärme: 50% Pauschalisierung bei Solaranlagen: EFH/ZFH: 0,04 m² Aperturfläche je m² Nutzfläche MFH: 0,03 m² Aperturfläche je m² Nutzfläche Wärmeenergiebedarf Zusatzanforderungen an Wärmepumpen und Wärmerückgewinnung: Jahresarbeitszahl, Leistungszahl, Wärmerückgewinnungsgrad

15 Anteile erneuerbarer Energien gem. EEWärmeG Des Weiteren besteht die Möglichkeit Ersatzmaßnahmen zu ergreifen: Nutzung von Abwärme (beispielsweise aus Produktionsprozessen). Nutzung von Wärme aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit einem Deckungsanteil des Wärmeenergiebedarfs von mind. 50 %. Anschluss an ein Netz der Nah- oder Fernwärmeversorgung, das auf Basis erneuerbaren Energien über Kraft-Wärme-Kopplung oder Abwärme betrieben wird. Auch mit verbessertem Wärmeschutz, der zu einer Unterscheitung der (jeweils gültigen) EnEV-Anforderungen um mindestens 15 % führt, werden die Anforderungen des Gesetzes im Sinne einer Ersatzmaßnahme erfüllt. Wer weder erneuerbare Energien nutzen noch Ersatzmaßnahmen ergreifen kann, ist von der Nutzungspflicht befreit.

16 Nachweisverfahren gem. DIN V / DIN V und DIN V 18599

17 Primärenergiebilanz - Wohngebäude H T Berechnungsverfahren STROM Q i Q s Q Q h DIN V w H oder V DIN V DIN V FOSSIL Nutzung Transport Umwandlung Gewinnung Endenergie = Heizenergie Primärenergie

18 Primärenergiebilanz - Wohngebäude Gegenüberstellung der Berechnungsverfahren (wesentliche Unterschiede): DIN V 4108 / DIN V 4701 Monatsbilanzverfahren (baulich) Trennung der Gewerke Q h und e p Nutzenergie Trinkwarmwasser pauschal (12,5 kwh/(m²a)) Interne Wärmeeinträge pauschal (5 W/m²) Pauschale Annahme von Wärmeeinträgen aus Anlagentechnik Heizwertbezug Bestandsanlagen in anderen Normenteilen/ PAS (Publicly Available Specification) DIN V Monatsbilanzverfahren (baulich und anlagentechnisch) Keine Trennung Nutzenergie Trinkwarmwasser nach Nutzung (EFH und MFH) differenziert (12 / 16 kwh/(m²a)) Interne Wärmeeinträge nach Nutzung (EFH und MFH) differenziert (2,1 / 4,2 W/m²) Iterative Bestimmung der Wärmeeinträge aus Anlagentechnik Brennwertbezug Bestandsanlagen integriert

19 Vergleich der Berechnungsverfahren für Wohngebäude Einfamilienhaus EFH Varianten Q p [kwh/m²a] Differenz Differenz zum Grundfall DIN V Verfahren DIN V DIN V DIN V DIN V DIN V BW+beheizt (=Grundfall) 82,2 90,3 10% BW+beheizt+Solar 68,2 81,6 20% -17% -10% BW+beheizt+WLA 70,6 77,9 10% -14% -14% BW+beheizt+Solar+WLA 56,5 66,4 17% -31% -27% BW+beheizt+Solar+WLA+Fenster 53,1 62,8 18% -35% -30% Sole/Wasser-WP+beheizt 55,5 64,9 17% -32% -28% BW BW-Kessel 55/45 C, zentral, kombiniert, Aufstellung unbeheizt, Verteilung z.t. beheizt Trinkwarmwasserspeicher, mit Zirkulation, Radiatoren, Außenwand, Thermostat, 1K +beheizt Aufstellung/Verteilung beheizt, ohne Zirkulation +Solar TW solar (Flachkollektor), bivalenter Solarspeicher +WLA Wohungslüftungsanlage Zu-/Abluft, WRG durch WÜT 80% +Fenster Kennwerte Fenster U=0,8 W/(m²K), g=0,5 Sole/Wasser-WP Sole-Wasser-WP 35/28 C, zentral, kombiniert, Trinkwasser- und Pufferspeicher Flächenheizung, Einzelraumregelung, 2K

20 Vergleich der Berechnungsverfahren für Wohngebäude Mehrfamilienhaus Zweispänner MFH Varianten Q p [kwh/m²a] Differenz Differenz zum Grundfall DIN V Verfahren DIN V DIN V DIN V DIN V DIN V BW (=Grundfall) 72,7 83,8 15% BW+Solar 61,3 73,7 20% -16% -12% BW+WLA 61,3 67,8 11% -16% -19% BW+Solar+WLA 49,9 57,7 16% -31% -31% BW+Solar+WLA+Fenster 45,8 52,9 15% -37% -37% WP 48,0 65,0 36% -34% -22% BW BW-Kessel 55/45 C, zentral, kombiniert, Aufstellung unbeheizt, Verteilung z.t. beheizt Trinkwarmwasserspeicher, mit Zirkulation, Radiatoren, Außenwand, Thermostat, 1K +beheizt Aufstellung/Verteilung beheizt, ohne Zirkulation +Solar TW solar (Flachkollektor), bivalenter Solarspeicher +WLA Wohungslüftungsanlage Zu-/Abluft, WRG durch WÜT 80% +Fenster Kennwerte Fenster U=0,8 W/(m²K), g=0,5 Sole/Wasser-WP Sole-Wasser-WP 35/28 C, zentral, kombiniert, Trinkwasser- und Pufferspeicher Flächenheizung, Einzelraumregelung, 2K

21 Praktische Konsequenzen für Nachweis und Ausführung von Wohngebäuden Fall 1 Hauptanforderung (Q P ) bzw. Nebenanforderung (H T ) greift (z.b. Anlagentechnik gemäß Referenzausführung) Fall 2 Nebenanforderung (H T ) greift (z.b. Anlagentechnik als Pelletkessel oder Wärmepumpe) Fall 3 Wie Fall 1, jedoch EEWärmeG soll mittels der Ersatzmaßnahme 0,85 * Q P,max erfüllt werden

22 Erfüllung der Anforderungen gem. EnEV - Hauptanforderung Bei 1:1 Umsetzung der Referenzvorgaben ist die Anforderung an die Einhaltung des Jahres-Primärenergiebedarf (Hauptanforderung) genau erfüllt (Nebenanforderung H T ist zu beachten). Auswirkungen veränderter Bau- bzw. Anlagengrößen: EFH: Q P,zul = 72,9 kwh/(m²a) - Fensterlüftung statt Abluftanlage: Q P = 73,2 kwh/(m²a) Verbesserung im Dachbereich U D = 0,19 W/(m²K): Q P = 72,9 kwh/(m²a) MFH: Q P,zul = 60,1 kwh/(m²a) - Fensterlüftung statt Abluftanlage: Q P = 60,5 kwh/(m²a) => Verbesserung im Dachbereich U D = 0,18 W/(m²K): Q P = 60,0 kwh/(m²a)

23 Erfüllung der Anforderungen gem. EnEV - Nebenanforderung Fensterflächenanteil Beispiel-EFH f = 23 %: U=1,8 U=1,3 (g-wert: 0,60) U=0,28 U=0,20 U=0,35 A Dach = 121,0 m 2 A Wand = 104,2 m 2 A Keller = 196,0 m 2 A Fenster = 31,2 m 2 A Haustür = 2,1 m 2 Resultierendes H T` für Beispiel-EFH: 0,34 W/(m 2 K) Maximales H T` 0,4 W/(m 2 K)

24 Erfüllung der Anforderungen gem. EnEV - Nebenanforderung Fensterflächenanteil variiert: U=1,8 U=1,3 (g-wert: 0,60) U=0,28 U=0,20 U=0,35 A Dach = 121,0 m 2 A Wand = 104,2 m 2 A Keller = 196,0 m 2 A Fenster = 31,2 m 2 A Haustür = 2,1 m 2 Fensterflächenanteil 23 % 30 % 40 % 50 % H T in W/(m 2 K) 0,34 0,37 0,4 0,43

25 Erfüllung der Anforderungen gem. EnEV - Nebenanforderung Fensterflächenanteil variiert: U=1,8 U=0,9 (g-wert: 0,55) U=0,28 U=0,20 U=0,35 A Dach = 121,0 m 2 A Wand = 104,2 m 2 A Keller = 196,0 m 2 A Fenster = 31,2 m 2 A Haustür = 2,1 m 2 Fensterflächenanteil 23 % 30 % 40 % 50 % H T in W/(m 2 K) 0,32 0,33 0,35 0,37

26 Erfüllung der Anforderungen gem. EEWärmeG Beim Einsatz erneuerbarer Energien über z.b. Erdreichwärmepumpe oder Pelletkessel greifen die EnEV-Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz (Beispiellösungen): EFH MFH EnEV 2007 EnEV 2009 EnEV 2007 EnEV 2009 UAW [W/(m²K)] 0,53 0,3 0,53 0,35 UW / g [W/(m²K)] / [-] 1,4 / 0,6 1,4 / 0,6 1,4 / 0,6 1,4 / 0,6 UD [W/(m²K)] 0,27 0,27 0,57 0,36 UG [W/(m²K)] 0,75 0,49 0,55 0,43 ΔUWB [W/(m²K)] 0,05 0,05 0,05 0,05

27 Erfüllung der Anforderungen gem. EEWärmeG Die nachstehenden baulichen und anlagentechnischen Ausführungen beschreiben, wie im Sinne der Ersatzmaßnahme die Anforderungen gem. EEWärmeG eingehalten werden können UAW [W/(m²K)] UW / g [W/(m²K)] / [-] UD [W/(m²K)] UG [W/(m²K)] ΔUWB [W/(m²K)] Lüftungsart Jahres-Primärenergiebedarf [kwh/(m²a)] EnEV ,35 1,3 / 0,6 0,24 0,35 0,05 Fensterlüftung 92,3 (entspricht 85 % von 109,0) EFH EnEV ,22 0,9 / 0,55 0,18 0,3 0,02 Lüfungsanlage mit WRG 61,5 (entspricht 85 % von 72,9) EnEV ,22 1,3 / 0,6 0,18 0,35 0,05 Fensterlüftung 74,1 (entspricht 85 % von 87,5) MFH EnEV ,22 0,9 / 0,55 0,18 0,3 0,02 Lüfungsanlage mit WRG 50,9 (entspricht 85 % von 60,1) Alle Varianten mit Luftdichtheitprüfung und Brennwerttechnik verbessert (Heizung und Warmwasserbereitung)

28 Fortschreibung der Anforderungen im Gebäudebestand

29 Anforderungen bei Ersatz, Einbau, Erneuerung von Bauteilen (Auszug) Bauteil Wohngebäude und Zonen von Nichtwohngebäuden mit Innentemperaturen > 19 C Zonen von Nichtwohngebäuden mit Innentemperaturen von 12 bis < 19 C Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten U max Außenwände - Außendämmung - Innendämmung Außen liegende Fenster, Fenstertüren Dachflächenfenster Verglasungen Decken, Dächer und Dachschrägen Flachdächer 0,24 W/(m² K) 0,35 W/(m² K) 1,30 W/(m² K) 1,40 W/(m² K) 1,10 W/(m² K) 0,24 W/(m² K) 0,20 W/(m² K) 0,35 W/(m² K) 0,35 W/(m² K) 1,90 W/(m² K) 1,90 W/(m² K) keine Anforderung 0,35 W/(m² K) 0,35 W/(m² K)

30 Sonderregelungen bei Ersatz, Einbau, Erneuerung von Bauteilen (Auszug) Ist im Rahmen von Modernisierungsmaßnahmen die Einhaltung der U-Wert- Anforderungen aus technischen Gründen begrenzt, so gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn bei Dämmmaßnahmen die nach anerkannten Regeln der Technik höchstmögliche Dämmschichtdicke (bei einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ = 0,04 W/(m K)) eingebaut wird, bei Verglasungsaustausch ein U-Wert von 1,3 W/(m²K) eingehalten wird. Werden bei Außenwänden in Sichtfachwerkbauweise, die der Schlagregenbeanspruchungsgruppe I nach DIN zuzuordnen sind und in besonders geschützten Lagen liegen, Bauteile ersetzt, erstmalig eingebaut oder gedämmt, gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn der Wärmedurchgangskoeffizient des entstehenden Wandaufbaus 0,84 W/(m²K) nicht überschreitet (=> Ausfachung mit λ = 0,12 W/(m K)).

31 Überblick über Anforderungen bei Nichtwohngebäuden

32 Energetische Bewertung nach DIN V 18599

33 Referenzbau- und -anlagentechnik für Nichtwohngebäude Dach U ref = 0,20 W/(m 2 K) Fenster U ref = 1,3 W/(m 2 K); g = 0,6 Solarkollektor (wenn hoher Wärmebedarf Warmwasser vorhanden) Außenwand U ref =0,28 W/(m 2 K) Wärmebrücken ΔU WB =0,05 W/(m 2 K) Klima- und Kältetechnik (Referenz wird abhängig vom eingesetzten System vorgegeben) Vorhangfassade U ref = 1,4 W/(m 2 K); g = 0,48 Kellerdecke (Keller unbeh.) U ref = 0,35 W/(m 2 K) Beleuchtung direkt/indirekt Präsenzmelder Konstantlichtregelung Heizung u. Warmwasser Brennwerttechnik 55/45 C

34 Zusatzanforderung für Nichtwohngebäude => mittlere Wärmedurchgangskoeffizienten Fenster U mittel = 1,9 W/(m 2 K) Außenwand, Dach, Kellerdecke (alle opaken Bauteile) U mittel = 0,35 W/(m 2 K) Vorhangfassade U mittel = 1,9 W/(m 2 K)

35 Ausblick EnEV 2012

36 Mögliche Referenzbau- und -anlagentechnik für Wohngebäude 2012 Dach U ref = 0,17-0,19 W/(m 2 K) Fenster U ref = 0,9 W/(m 2 K) g ref = 0,55 Außenwand U ref = 0,24-0,28 W/(m 2 K) Solarkollektor- Unterstützung Warmwasserbedarf Wärmebrücken ΔU WB = 0,02-0,04 W/(m 2 K) Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Kellerwand U ref = 0,35 W/(m 2 K) Bodenplatte/Kellerdecke U ref = 0,35 W/(m 2 K) Heizung u. Warmwasser Ref. Brennwerttechnik 55/45 C

37 Prognose Passivhaus? - Nullenergiehaus? - Plusenergiehaus? Verbesserter Wärmeschutzstandard Verstärkter Einsatz erneuerbarer Energien

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39 Zusammenfassung Die Anforderungsgrößen der bisherigen Verordnung Q P und H T werden fortgeschrieben Mit dem Referenzgebäudeverfahren erfolgt eine anschauliche Darstellung des Anforderungsniveaus; es kommt die gleiche Methodik für Wohn- und Nichtwohngebäude zur Anwendung Das Anforderungsniveau der EnEV 2009 ist zeitgemäß und baupraktisch gut umsetzbar Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz führt zu vermehrtem Einsatz von Solarkollektor-Anlagen Mit der Ankündigung mittel- und langfristig umzusetzende Anforderungsniveaus werden die Standards von Gebäuden der Zukunft aufgezeigt