E N E R G I E B E R A T U N G S B E R I C H T zur sparsamen Energieverwendung in Wohngebäuden vor Ort

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1 E N E R G I E B E R A T U N G S B E R I C H T zur sparsamen Energieverwendung in Wohngebäuden vor Ort Auftraggeber: Projekt: Frau Waltraud und Herr Artur Runkel Buderusstraße 4, Breidenbach Fachwerkhaus in Breidenbach/Hessen Erdweg, Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 1

2 Fotos: Ost-Fassade, Süd-Ost-Ecke, Stand: 2005 Abbildung 1(oben): Hofansicht - Ostfassade Abbildung 2 (unten): Süd-Ost-Gebäudeecke Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 2

3 Ansichten und Grundrisse Planung Anbau 1933 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 3

4 Ansichten und Grundrisse Planung Anbau 1933 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 4

5 Inhaltsverzeichnis Fotos / Pläne Beratungsobjekt...2 Inhaltsverzeichnis...5 A. Einleitung...6 A.1. Allgemeine Hinweise...6 A.1.1. Das Bilanzverfahren der EnEV...7 A.1.2. Der Berechnungsweg...8 A.2. Ist-Analyse...8 B Hauptteil...10 B.1. Vorgehensweise...10 B.2. Bestandsaufnahme...10 B.3. Energiebilanz des bestehenden Gebäudes...14 B.4. Varianten der baulichen Energieeinspar-Möglichkeiten...18 B.4.1. Außenwände...18 B.4.2. Fenster...27 B.4.3. Kellerdecke...28 B.4.4. Kehlbalken...28 B.4.5. Dachflächen...28 B.4.6. Heizungsanlage...29 B.4.7. Ergebnisse / Resumee B.4.8. Solaranlagen B.5. B.4.9.Gesamt-Betrachtung Wirtschaftlichkeit...39 B.5.1. Kostenübersicht...39 B.5.2. Dynamische Amortisation...40 B.5.3. Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen B.6. Schadstoffbilanz...47 B.7. Fördermittel...48 C Schluss...49 B Quellenverzeichnis...51 Anhang...51 Wirtschaftlichkeit selber ermitteln...52 Kleine Maßnahmen große Wirkung...53 Glaserdiagramm...52 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 5

6 A. Einleitung A.1. Allgemeine Hinweise Der nachfolgende Bericht wurde nach den Richtlinien des Bundes zur Förderung der "Vor-Ort-Beratung" in Wohngebäuden erstellt. Auf Grundlage der Ortsbegehung und den zur Verfügung gestellten Unterlagen wurde eine computergestützte Energiediagnose erstellt. Hierzu werden aus den bau- und heizungstechnischen Daten die Energieströme des Gebäudes ermittelt. Die Energieströme setzen sich hierbei aus den Transmissionswärmeverlusten (Wärmedurchgang) der Gebäudehülle, insbesondere Fenster, Außenwände, Geschossdecken und Dachflächen, sowie den Lüftungsverlusten und den Verlusten in der Heizungsanlage, sowie denen der Warmwasserbereitung zusammen. Nach der Ermittlung des Ist-Zustandes werden die Schwachstellen analysiert und Maßnahmen zur Sanierung vorgeschlagen. Die Effektivität der Maßnahmen wird anhand der voraussichtlichen Energieeinsparung, Wirtschaftlichkeit und Schadstoffbelastung beurteilt. Die im Anschluss dargestellten Solarmaßnahmen fügen sich sehr gut in die Sanierungsmaßnahmen ein, und werden deshalb auch hinsichtlich ihrer Einsparung dargestellt, eine Wirtschaftlichkeitsrechnung erfolgt hierzu jedoch nicht. Zur Erstellung einer Energiediagnose von Gebäuden wurde im vorliegenden Bericht das Energiekennzahlverfahren nach Hauser/Hausladen verwandt. Einflüsse des Nutzerverhaltens sind bei diesem Verfahren weitgehend ausgeklammert. Dies erlaubt eine Beurteilung der reinen Bausubstanz sowie der Anlagentechnik. Da von einem "Normnutzerverhalten" ausgegangen wird, lässt der Vergleich des theoretisch berechneten Energiebedarfs und des tatsächlich in Anspruch genommenen Energiebedarfs unter Umständen Rückschlüsse auf das eigene Nutzerverhalten zu. Dieser Bericht soll Ihnen helfen, wirtschaftlich sinnvolle und umweltentlastende Maßnahmen zur Energieeinsparung in Ihrem Hause durchzuführen. Bitte beachten Sie hierbei, dass die im Bericht genannten Kosten und voraussichtlichen Einsparungen Richtwerte darstellen und von den tatsächlichen Verhältnissen abweichen können. Alle Wärmedurchgangswerte (U-Werte) setzen sich, soweit dies erforderlich war, aus unterschiedlichen Konstruktionen zusammen, d.h. dass z.b. der Sparrenanteil mit berücksichtigt wurde. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 6

7 A.1.1 Das Bilanzverfahren der EnEV Eine wesentliche Kenngröße der heutigen energetischen Bewertung von Neubauten und Bestandsgebäuden ist der Primärenergiebedarf eines Gebäudes. Die Primärenergie berücksichtigt alle unterschiedlichen Prozessketten bei der Energieumwandlung und den Hilfsenergiebedarf, der zum Beispiel zum Betrieb von Heizungspumpen oder Zirkulationspumpen notwendig ist. Die Bewertung der Primärenergie wurde mit der Energieeinsparverordnung EnEV im Jahr 2002 eingeführt. Der frühere Bezug auf den Endenergiebedarf eines Gebäudes ermöglichte ungerechtfertigte Vorteile für einzelne Wärmeversorgungsarten. Gerade der Energieträger Strom, dessen einzelne Schritte der Energieumwandlung außerhalb der Bilanzgrenze Gebäude stattfinden erhielt deutliche Vorteile gegenüber anderen Energieträgern wie z.b.:gas und Erdöl. Die Einsparung einer Kilowattstunde (kwh) Strom kann die Umwelt um etwa den gleichen Anteil entlasten wie die Einsparung von knapp drei Kilowattstunden Gas. Das Bilanzverfahren der EnEV Das oben dargestellte vereinfachte Schema skizziert die ausschlaggebenden Einflussfaktoren des so genannten Primärenergiebedarfs. Beim Übergang von einer Stufe zur nächsten treten Verluste auf wie z. B. bei der Umwandlung von Kohle in Strom oder bei der Verbrennung von Erdgas in einem Heizkessel. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 7

8 Fachwerkhaus in Breidenbach A.1.2. Der Berechnungsweg Das Berechnungsschema geht den umgekehrten Weg des Stoffstromes. Zunächst werden die Transmissions- und Lüftungswärmeverluste sowie die internen und solaren Gewinne des Gebäudes ermittelt. Daraus ergibt sich der Heizwärmebedarf. Anschließend werden die Verluste des Heizwärmesystems einschl. des Warmwassersystems mit ihren Hilfsenergien berechnet (Endenergiebedarf = Heizenergiebedarf + Trinkwasserenergiebedarf + Hilfsenergie). Dieser Endenergiebedarf multipliziert mit dem Primärenergiefaktor des eingesetzten Brennstoffs ergibt den Primärenergiebedarf. Der Wirkungsgrad der gesamten Kette (Verhältnis von Aufwand zu Nutzen) wird als Anlagenaufwandszahl ausgegeben (Kehrwert des Wirkungsgrades). Eine kleine Anlagenaufwandszahl beschreibt also ein effizientes Heizsystem. A.2. Ist-Analyse A.2.1. Objektbeschreibung Fachwerkhaus in Breidenbach A Ursprung Der Ursprung des untersuchten Gebäudes reicht bis ins 16./17. Jahrhundert zurück. Zahlreiche Um- und Anbauten, wahrscheinlich auch ein kompletter Wiederaufbau passten das Bauernhaus immer wieder den Bedürfnissen der Bewohner an. Dem Wohnteil angegliedert sind Stallungen und Scheune, im weiteren Verlauf außerdem eine Schreinerwerkstatt mit Holzlager. Im Jahr 1933 erfuhr das Fachwerkhaus mit dem Anbau des gesamten südlichen, straßenseitigen Gebäudeteils eine großzügige Erweiterung. Hier wurde nachfolgend der Haupt-Wohnbereich sowie Büro und ein Laden untergebracht. Da heute ausschließlich dieser Teil für Wohnzwecke genutzt wird, beschränkt sich die Untersuchung hierauf. In den Jahren 1980 bis 84 sanierten die Eigentümer diesen Gebäudeteil komplett, wobei die innenseitige Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 8

9 Dämmung der Außenwände, der Dachgeschossausbau sowie ein Austausch der bis dato vorhandenen einfachverglasten Fenster durchgeführt wurden. Etwas später (1988) folgte der Einbau der Öl-Zentralheizung als Ersatz für dezentrale Ölöfen. A Zustand Das Fachwerkgebäude befindet sich in einem der Bauweise entsprechend sehr guten Zustand. Renovierungen, Sanierungen und Modernisierungen wurden regelmäßig und konsequent jeweils nach dem zeitgemäßen Stand der Technik durchgeführt. Die 1988 eingebaute Heizungsanlage ist dem maximalen derzeitigen Wärmebedarf gut angepasst. Die Pumpe sowie die Heizungssteuerung wurden im Februar 2006 gegen aktuelle Technik ausgetauscht. Wärmebrücken sind nicht offensichtlich. A Konstruktionen Die Fachwerk-Bauweise des 1933 errichteten Gebäudeteils erfolgte in Analogie zur bereits bestehenden Konstruktion. Im alten Teil verwendete man jedoch größtenteils Eichenbalken, während im neueren Fichtenhölzer zum Einsatz kamen. Die Geschossbauweise ermöglichte der Zeit entsprechend große Raumhöhen. Ausgefacht wurde die Skelettbauweise mit Bimssteinen. Die Gesamt-Konstruktionswandstärke beträgt ca. 15 cm. Außenseitig erhielten die Gefache einen farbigen Verputz aus Kalk-Zement-Mörtel. Im Konturverlauf der Fachwerkbalken ist der Verputz weiß abgesetzt erhielt die Fassade eine komplette Sanierung nach dem Vorbild des Ursprungs- Erscheinungsbildes. Die Geschossdecken wurden als Holzbalkendecken mit Blähton-Schüttung ausgebildet, lediglich die Decke über dem Keller ist massiv. Das ca. 40 geneigte Sparrendach aus Fichtenbalken und einer Ziegeleindeckung wurde im Zuge der Gesamtrenovierung für Wohnzwecke ausgebaut. Dazu dämmten die Eigentümer die Sparrenzwischenräume mit Glasfasermatten. Raumseitig erhielt das Dachgeschoss eine Holzverkleidung aus Eiche bzw. Fichte. Die einfachverglasten Fenster mit T-Sprossung wurden im Zuge der Renovierung gegen 2-Scheiben-Isolierverglasung in Oregon-Pine-Rahmen ausgetauscht. A Sanierungsbedarf Zurzeit besteht kein akuter Sanierungsbedarf. Die Eigentümer als Bewohner sind mit dem Raumklima und der Heizungsanlage zufrieden. Sie haben die Steuerung ihrem Nutzerverhalten gut angepasst. Aus energetischer Sicht bieten sich jedoch mehrere Maßnahmen an, die den Energiebedarf vorwiegend für die Beheizung erheblich senken können. Im Vordergrund steht die Dämmung der Außenwand sowie eine Erneuerung der 18 Jahre alten Heizungsanlage. Da eine außenseitige Dämmung wegen der Fachwerkfassade nicht in Frage kommt, wird sie innenseitig empfohlen. Aufgrund möglichen Tauwasserausfalls wird diese jedoch moderat ausfallen und aus mineralischem Material bestehen. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 9

10 A Zusammenfassung Das Gebäude hat einen spezifischen Heizwärmebedarf von 180,10 kwh/m 2 a unter genormten Bedingungen. Damit entspricht es den typischen Altbau- Werten. Unter Berücksichtigung des tatsächlichen Nutzerverhaltens ist der Heizwärmebedarf erheblich niedriger, nämlich 114,90 kwh/m 2 a. Trotzdem hätte ein vergleichbares Gebäude - nach Energieeinsparverordnung gebaut - einen maximal zulässigen Heizwärmebedarf von ca. 70 kwh/m 2 a. Der spezifische Energiebedarf inklusive Warmwassererwärmung und Verlusten des Heizungssystems beträgt ,83 kwh pro Jahr, das sind ca l Heizöl. Der errechnete Verbrauch unter Nutzerbedingungen liegt bei ,20 kwh pro Jahr, was ca l Heizöl entspricht. Dieser Wert entspricht in etwa den Angaben der Eigentümer. Konkret wurden in den vorliegenden Bericht die unter Punkt 5 beschriebenen Maßnahmen durchgerechnet und bewertet. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen ist zu berücksichtigen, dass für die Maßnahmen keine Eigenleistung berücksichtigt wurde. Durch Eigenleistung und Inanspruchnahme von Fördergeldern kann die Wirtschaftlichkeit teilweise erheblich verbessert werden. B. Hauptteil B.1. Vorgehensweise Als erstes erfolgt die Bestandsaufnahme, das heißt alle für die energetische Bilanzierung relevanten Daten werden ermittelt und bewertet. Anschließend erfolgt eine Aufstellung der überprüften Sanierungsmaßnahmen mit Darstellung des Energiespareffekts und Gegenüberstellung zum Ist-Zustand. Eine Wirtschaftlicheitsrechnung der einzelnen sowie gekoppelter Maßnahmen zeigt über die statische und dynamische Amortisationszeit die Rentabilität der Investitionen. Abschließend erfolgt die Einordnung hinsichtlich der Schadstoffreduzierung von CO 2 und NO x sowie Angaben zu Förderprogrammen. B.2. Bestandsaufnahme B.2.2. Hausdaten B Allgemeine Daten Tabelle 1: Übersicht der allgemeinen Daten Haustyp Einfamilienhaus Standort Breidenbach Straße Buderusstraße 4 Flurstück 1, Grdstck.-Nr.: 974/274 Gemarkung Breidenbach Ort Baujahr 1700 / 1933 /1980 Bezugsfläche 171 m 2 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 10

11 Beheizte Volumen 580 m 3 Lüftung Natürliche Lüftung Maßbezug Außenmaße Wärmebrücken 0,1 W/m 2 K Anzahl der Bewohner 2 Die Bezugsfläche ist die Summe der in den Grundrissen angegebenen Einzelflächen der beheizten Räume zuzüglich der je Geschoß anrechenbaren Schornsteingrundfläche. Das beheizte Volumen wurde gemäß Energieeinsparverordnung unter Verwendung von Außenmaßen ermittelt. Dadurch werden geometrisch bedingte Wärmebrücken (Hausecken etc.) mit berücksichtigt. B Bauteile des Gebäudes Im folgenden werden alle wärmeübertragenden Flächen des Gebäudes mit Einbauzustand, U-Werten, Flächen und den Konstruktionsnamen aufgelistet. Tabelle 2 : Übersicht der wärmeübertragenden Flächen P. Bauteil Einbauzustand Zusatz U- Fläche Fxi H T Konstruktion Wert W/m²K m² W/K 1 Wand Außenluft 0,639 20,7 1,0 13,23 Fachwerkwand West_1_RU 2 Wand Außenluft 1,086 30,75 1,0 33,39 Massivwand West_2_RU 3 Fenster,West Außenluft 2,900 3,0 1,0 8,70 Isolierglas_Fenster West 4 Fenster,West Außenluft 5,200 1,7 1,0 8,84 Einfachglas_Fenster West 5 Wand Außenluft 0,623 31,14 1,0 19,40 Fachwerkwand Süd_RU 6 Fenster,Süd Außenluft 2,900 3,2 1,0 9,28 Isolierglas_Fenster Süd 7 Fenster,Süd Außenluft 5,200 8,5 1,0 44,20 Einfachglas_Fenster Süd 8 Wand Außenluft 0,760 46,5 1,0 35,34 Fachwerkwand Ost_RU 9 Fenster,Ost Außenluft 2,900 7,6 1,0 22,04 Isolierglas_Fenster Ost 10 Tür,Ost Außenluft 2,400 2,05 1,0 4,92 Wohnungseingangstür erh. 11 Wand niedrig beheizte 0,989 15,37 0,5 7,60 Trennwand Nord_EG_RU Räume 12 Wand niedrig beheizte 0,680 15,23 0,5 5,18 Trennwand Nord OG_RU Räume 13 Wand niedrig beheizte 0,680 11,56 0,5 3,93 Trennwand Nord DG_RU Räume 14 Grundfläche Kellerdecke 0,596 86,0 0,6 30,75 Kellerdecke Bestand_RU 15 Dach Außenluft 0,503 54,66 1,0 27,49 Dach Bestand_RU 16 Fenster,Ost,45 Außenluft 2,900 2,53 1,0 7,34 Dachfl.-Fenster Ost Isol. 17 Fenster,West,45 Außenluft 2,900 2,11 1,0 6,12 Dachfl.-Fenster West Isol 18 Deckenfläche ungedämmter Dachraum oberhalb 1,612 22,1 0,8 28,50 Kehlbalken Bestand_RU Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 11

12 Der Zustand der Gebäudehülle ist im Vergleich zur EnEV wie folgt einzustufen: Anforderungen an Wärmedurchgang bei Einbau, Ersatz o. Erneuerung nach EnEV Anlage 3 Tabelle 3 : Bauteil Einbauzustand vorhandener U Wert W/m²K Kellerdecke gegen unbeheizte 0,60 <= 0,40 maximaler U-Wert EnEV in W/m²K Räume unterhalb Wandfläche gegen Außenluft 0,71 <= 0,35 (0,45) Dachfläche gegen Außenluft 0,51 <= 0,30 (0,25) Fenster gegen Außenluft 2,90 bzw. 5,20 <= 1,70 B Beschreibung der Heizungs- und Warmwasseranlage Die bestehende Öl-Zentralheizungsanlage wurde 1988 als Ersatz für einzel stehende Ölöfen eingebaut. Pumpe und Steuerung sind im Frühjahr 2006 ersetzt worden. Es handelt sich um einen Unit Öl-Gebläsebrenner (DIN 4755) und einen Vitola-biferral-Tieftemperaturkessel (DIN 4702) für gleitend abgesenkte Kesselwassertemperatur ohne untere Begrenzung mit zweischaligen biferralen Heizflächen Guss/Stahl. Der Nennleistungsbereich liegt von 22 bis 27 kw, der Tiefspeicher hat ein Fassungsvermögen von 160 l. Der Heizungsraum befindet sich im unbeheizten Bereich. Die Heizungs- Verteilrohre verlaufen teilweise ebenfalls im nicht beheizten Bereich (Keller), sie sind jedoch bis auf kleine Bereiche im Anschlussbereich gut gedämmt. Die Strangleitungen verlaufen teils in beheizten Bereichen, teils gedämmt in Schächten. Die Anbindeleitungen sind ungedämmt. Über Thermostatventile (Danfoss, Heimeier) werden die Heizkörper reguliert. Nach Aussage der Eigentümer gibt es keine Probleme hinsichtlich der Wärmeabgabe. Die Heizungsanlage ist durch die angepasste Wahl der Heizkurven sehr gut auf die Nutzer eingestellt und wird nach Bedarf variiert. Die Trinkwasserleitungen sind ebenfalls gedämmt. Durch die langen Wege dauert der Transport zu den entfernt liegenden Zapfstellen relativ lange. Eine Zirkulationsleitung ist nicht eingebaut. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 12

13 Heizungsanlage 1 Erzeuger Nutzfläche An : 185,50 m² Baujahr: 1988 Leistung: 25 kw Wärmeerzeugertyp : Niedertemperatur-Kessel Gebläsekessel (Öl/Gas), < 1995, im unbeheizten Bereich Kombibetrieb(auch WW) ja Brennstoffart : Heizöl Primärenergiefaktor : 1,1 Aufwandszahl : 1,134 Hilfsenergiebedarf : 1,77 kwh/(m²a) mittlere Kesseltemp.: 36,3 C mittlere Heizkreistemp.: 36,34 C Bereitschaftverluste bei 70 : 2,12 % Bereitschaftsverluste: 0,693 % 30 % Teillast Wirkungsgrad: 88,1 % Kesselwirkungsgrad: 88,10 % Verteilung horizontale Verteilung : außerhalb / nach HeizAnlV/EnEV Strangleitung: innerhalb / mäßiggedämmt Anbindeleitung: innerhalb / ungedämmt spezif. Wärmebedarf : 3,92 kwh/(m²a) Hilfsenergiebedarf : 0,93 kwh/(m²a) Länge fa U-Wert 14,5 1,00 0,20 13,5 0,15 0,40 63,5 0,10 1,00 Übergabe Art der Übergabe : Thermostatventile, Proportionalbereich 2K, Innenwandbereich spezif. Wärmebedarf : 4,4 kwh/(m²a) Warmwasseranlage 1 Erzeuger Nutzfläche An : 185,50 m² Baujahr: 1988 Leistung: 25 kw Wärmeerzeugertyp : Niedertemperatur-Kessel Gebläsekessel (Öl/Gas), < 1995 Brennstoffart : Heizöl Primärenergiefaktor : 1,1 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 13

14 Aufwandszahl : 1,186 Hilfsenergiebedarf : 0,17 kwh/(m²a) mittlere Kesseltemp.: 35,37 C Kesselwirkungsgrad: 98,70 % Speicherung Speichertyp : indirekt beheizter Speicher, Aufstellung im unbeheizten Bereich Speicher-Nenninhalt: 160 l Bereitschaftsverluste: 1,999 kwh/d spezif. Wärmebedarf : 3,72 kwh/(m²a) Hilfsenergiebedarf : 0,07 kwh/(m²a) Verteilung ohne Zirkulation horizontale Verteilung : innerhalb / mäßig gedämmt Strangleitung: innerhalb / nach HeizAnlV/EnEV Stichleitung: Standardanordnung / mäßig gedämmt spezif. Wärmebedarf : 3,91 kwh/(m²a) Hilfsenergiebedarf : 0,00 kwh/(m²a) Heizwärmegutschrift : 1,81 kwh/(m²a) Länge fa U-Wert 5,5 0,15 0,40 7,0 0,15 0,20 9,0 0,10 0,40 B Klimadaten Bei der Berechnung des Wärmebedarfs und zur Beurteilung der Heizungsanlage wurde die Klimazone Dillenburg gewählt. Im einzelnen wird mit folgenden Daten gerechnet: Tabelle 4: Klimadaten Höhe 220 m Heiztage 260 d/a mittl. Außentemperatur 5,1 C tiefste Außentemperatur -12 C Innentemperatur 19 C mittlere Gradtagszahl 3614,0 d C/a B.3. Energiebilanz des bestehenden Gebäudes B.3.1. Energiebedarf Im folgenden werden alle Energieverluste und Gewinne des Gebäudes dargestellt. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 14

15 Tabelle 5: Energiebilanz des Gebäudes Transmissionsverluste Lüftungsverluste Heizungsverluste Warmwasser Nutzwärmebedarf Warmwassererwärmung Verluste solare Gewinne interne Gewinne zugeführte Heizenergie zugeführte Energie Warmwassererwärmung ,31 kwh/a 9.574,30 kwh/a 5484,23 kwh/a 1189,06 kwh/a 1899,86 kwh/a 3.798,22 kwh/a 4.081,09 kwh/a ,53 kwh/a 3.088,91 kwh/a Tabelle 6: Primärenergiebedarf und Aufwandszahl Aufwandszahl, primärenergiebezogen 1,41 Primärenergiebedarf ,63 kwh/a spezifischer Primärenergiebedarf 241,74 kwh/m²a Die nachfolgende Grafik beschreibt die Aufteilung der gesamten Transmissionsverluste auf die einzelnen Flächen. Grafik 1 : prozentuale Verteilung der Transmissionsverluste Jährliche Transmissionsverluste in Prozent 5,5% 33,3% 9,2% 16,7% 35,3% Außenwand Dach Keller/Bodenplatte Fenster/Tür Wärmebrücken Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 15

16 Fachwerkhaus in Breidenbach Grafik 2 : prozentuale Verteilung der gesamten Verluste Jährliche Verluste in Prozent 20,3% 11,6% 2,5%4,0% 61,5% Transmission Lüftung Heizung WWwärmebedarf WWverluste Wie erwartet ergeben sich über die Transmission, d.h. Wärmeverluste über die Außenhülle große Energieverluste vorwiegend auf Grund der Konstruktion, der Ausführung und von Undichtigkeiten. Hier besteht großes Potential um Heizenergie einzusparen und dadurch Kosten zu senken. Grafik 3 : Jährliche Energieverluste und Gewinne Jährliche Energieverluste und -gewinne WWwärmebedarf 2,5 % WWverluste 4,0 % Heizung 11,6 % Interne Gewinne 8,7 % Solare Gewinne 8,1 % Lüftung 20,3 % Wärmebrücken 3,4 % Fenster 20,5 % Keller 5,7 % Dach 10,3 % Brennstoff 83,3 % Außenwand 21,7 % Verluste gesamt: kwh Gewinne gesamt: kwh Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 16

17 Aus den zuvor genannten Werten lassen sich folgende spezifischen Kennzahlen ermitteln: Spezifischer jährlicher Heizwärmebedarf zur Raumheizung 1 ohne Bereitstellungsverluste: 180,10 kwh/(m²a) Spezifischer jährlicher Heizenergiebedarf zur Raumheizung2 mit Erzeugerverlusten: 212,27 kwh/(m²a) Spezifischer jährlicher Gesamtenergiebedarf mit Warmwasser und Erzeugerverlusten: 233,58 kwh/(m²a) Die Schwierigkeit beim Vergleich der spezifischen Verbrauchswerte und Kennzahlen besteht darin, dass sie häufig auf unterschiedlicher Basis ermittelt wurden. Die hier angegeben Werte beinhalten nicht etwaige Umwandlungsverluste (z. B. im Kraftwerk bei der Stromerzeugung). Ein Vergleich des Heizenergieverbrauchs Ihres Hauses (ohne Warmwasser) mit dem Gebäudebestand entnehmen Sie bitte der folgenden Grafik. Grafik 4a : Vergleich des Heizenergieverbrauchs Spezifischer Heizenergiebedarf (ohne Warmwasser) Ihr Haus 212 Durchschnitt Baubestand Neubau nach EnEV KfW 40/ kwh/m²a 1 Wärmeverluste des Gebäudes 2 Energieeinsatz für Raumheizung Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 17

18 Der errechnete Heizwärmebedarf ist höher als der Bundesdurchschnittliche Baubestand. Legt man das tatsächliche Nutzerverhalten zugrunde ergibt sich eine veränderte Situation: Grafik 4b : Vergleich des Heizenergieverbrauchs Spezifischer Heizenergiebedarf (ohne Warmwasser) Ihr Haus 140 Durchschnitt Baubestand Neubau nach EnEV KfW 40/ kwh/m²a Der Heizenergiebedarf ist unter dem Durchschnitt, jedoch wesentlich höher als der eines Neubaues. Das nutzertypische Verhalten kann jedoch nicht für eine objektive Gebäudebeurteilung herangezogen werden, hierfür gelten ausschließlich die Normwerte. Die Vergleiche sind lediglich Anschauungsmaterial für energiesparendes Verhalten. B Vergleich des tatsächlichen Energiebedarfs mit dem ermittelten Der vorhandene, gemittelte Energieverbrauch für ein Jahr beträgt ca kwh/a für die Raumheizung mit Warmwasserbereitung. Diese Angabe stimmt annähernd mit den Berechnungen unter Nutzerbedingungen überein. Der theoretisch ermittelte Energiebedarf beträgt hingegen ,83 kwh/a für die Raumheizung mit Warmwasserbereitung. Umgerechnet entspricht dies den folgenden Endenergiemengen: 3.928,04 l/a Heizöl. B.4. Varianten der baulichen Energieeinspar-Möglichkeiten Im folgenden Kapitel werden verschiedene Varianten zur Energieeinsparung miteinander verglichen und hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit überprüft. B.4.1. Außenwanddämmung Zur Senkung der Transmissionswärmeverluste ist in erster Linie eine Dämmung der Außenwand erforderlich. Da sie außenseitig aufgrund der Fachwerkfassade nicht in Frage kommt, wird eine innenseitige Dämmschicht Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 18

19 empfohlen. Nach Analyse verschiedener Materialien und Schichtenfolgen stellte sich hinsichtlich der Tauwassermenge folgender Aufbau als optimal für die vorliegende Situation heraus: Der vorhandene Außenwandaufbau bleibt komplett erhalten. Auf die Gika- Innenbekleidung wird eine baubiologisch verträgliche PE-Folie gebracht, um den Transport von Feuchtigkeit aus dem Gebäudeinneren in die Fachwerkkonstruktion zu verhindern. Mit einem System entsprechenden Spachtel werden die 50 mm dicken Calcium-Silikatplatten aufgeklebt, anschließend die Fugen verspachtelt und die Oberfläche mit einem diffusionsoffenen und ebenfalls System entsprechenden Kalkputz versehen. Die Variante aus zwei Lagen Calcium-Silikatplatten wurde zunächst favorisiert, nach Darstellung des Kostenaufwandes, des Raumverlustes im Verhältnis zur Energiekosteneinsparung von nicht einmal 20 Euro pro Jahr (1.515,28 = 5+3 cm CaSi-Platten; 1.537,20 = 5 cmcasi-platten* 1 ) jedoch nicht weiter verfolgt. Mit zunehmender Dämmwirkung erhöht sich zudem die Tauwassermenge, die in der gewählten nur 50 mm Plattendicke hier in keinem der fünf verschiedenen Wandaufbauten kritische Ausmaße annimmt, gleichzeitig aber die Transmissonsverluste angemessen reduziert und für ein ausgeglichenes Raumklima sorgt. Zu berücksichtigen ist, dass durch die Innendämmung im Bereich der anschließenden Innenwände Wärmebrücken entstehen. Ggf. sind diese Bereiche bis zu einer Länge von ca. 80 cm ebenfalls zu dämmen. Hierfür existieren spezielle Platten, deren Querschnitt keilförmig verläuft um einen übergangslosen Anschluß an die Bestandsfläche zu ermöglichen. Der Fachwerkwandaufbau besteht aus dem konstruktiven Holzskelett mit gemauerter Ausfachung. Von außen nach innen baut sich die Wand folgendermaßen auf: Konstruktionsskizze Außenwandaufbau Fachwerk * 1 Kostenberechnung bei alleiniger Energie-Einsparmaßnahme Ca-Si-Platten Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 19

20 Fachwerkhaus in Breidenbach Fachwerk wie beschrieben, außen im Bereich der Gefache verputzt, innen komplett verputzt Dämmung Gika-Platte Neu: PE-Folie Calcium-Silikatplatten Klimaputz Fachwerkwand West 1 (Fachwerk + Massivwand) Pos.Nr. 1 Einbauzustand: Wand / Außenluft : U-Wert W/m²K R-Wert m²k/w g-wert - H T W/m²K Fläche m² Flächengewicht kg/m² 0,406 2,463-8,40 20,7 388,4 Pos.Nr. Bauteilschicht s mm λ W/(mK) R m²k/w Fläche % - Wärmeübergang, Innen - - 0, ,0 1 Klimaputz_innen 25,00 0,440 0, ,0 2 Calcium-Silikatpl._50 50,00 0,060 0, ,0 3 PE-Folie_0,2 0,20 0,230 0, ,0 4 Gipskartonplatten 12,50 0,250 0, ,0 5 exp. PS-Schaum_040 30,00 0,040 0, ,0 6 Fichte/Kiefer 130,00 0,130 1, ,0 7 Hüttensteine_ ,00 0,520 0, ,0 8 Hüttensteine_ ,00 0,580 0, ,0 9 Kalkzementputz 25,00 0,870 0, ,0 - Wärmeübe rgang auß ,0400 Flächenanteile Flächenanteil 1 28,0 % Flächenanteil 2 72,0 % Schichtaufbau Anteil 28,0 % Schichtaufbau Anteil 72,0 % 25,0 mm 1 25,0 mm 1 50,0 mm 2 12,5 0,2 mm 43 30,0 mm 5 50,0 mm 2 12,5 0,2 mm 34 30,0 mm 5 130,0 mm 6 130,0 mm 7 120,0 mm 8 120,0 mm 8 25,0 mm 9 25,0 mm 9 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 20

21 508 0 Fachwerkhaus in Breidenbach Massivwand West 2 (Massive Ziegelwand) Pos.Nr. 2 Einbauzustand: : U-Wert W/m²K Wand / Außenluft R-Wert m²k/w g-wert - H T W/m²K Fläche m² Flächengewicht kg/m² 0,552 1,812-16,97 30,75 648,3 Schichtaufbau 25,0 mm 1 50,0 mm 2 12,5 0,2 mm 43 15,0 mm 5 380,0 mm 6 25,0 mm 7 Pos.Nr. Bauteilschicht s mm λ W/(mK) R m²k/w Fläche % - Wärmeübergang, Innen - - 0, ,0 1 Klimaputz_innen 25,00 0,440 0, ,0 2 Calcium-Silikatpl._50 50,00 0,060 0, ,0 3 PE-Folie_0,2 0,20 0,230 0, ,0 4 Gipskartonplatten 12,50 0,250 0, ,0 5 Kalkzementputz 15,00 0,870 0, ,0 6 Vollziegel, HLZ_ ,00 0,580 0, ,0 7 Kalkzementputz 25,00 0,870 0, ,0 Wärmeübergang, Außen - - 0, ,0 Fachwerkwand Süd (mit Wetterschutzverkleidung) Pos.Nr. 5 Einbauzustand: : Kommentar: U-Wert W/m²K Wand / Außenluft Statt Metallverkleidung als Witterungsschutz neu: Holzverschalung auf Lattung und Konterlattung R-Wert m²k/w g-wert - H T W/m²K Fläche m² Flächengewicht kg/m² 0,379 1,488-20,93 31,14 273,4 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 21

22 Fachwerkhaus in Breidenbach Pos.Nr. Bauteilschicht s mm λ W/(mK) R m²k/w Fläche % - Wärmeübergang, Innen - - 0, ,0 1 Klimaputz_innen 25,00 0,440 0, ,0 Calcium-Silikatpl._50 50,00 0,060 0, ,0 PE-Folie_0,2 0,20 0,230 0, ,0 Gipskartonplatten 12,50 0,250 0, ,0 exp. PS-Schaum_040 30,00 0,040 0, ,0 Kalkzementputz 15,00 0,870 0, ,0 Fichte/Kiefer 150,00 0,130 1, ,0 Hüttensteine_ ,00 0,520 0, ,0 Kalkzementputz 25,00 0,870 0, ,0 Fichte/Kiefer 24,00 0,130 0, ,0 Luft schw.b.wärst.aufw. 24,00 0,300 0, ,0 Fichte/Kiefer 24,00 0,130 0, ,0 Luft schw.b.wärst.aufw. 24,00 0,300 0, ,0 Buche/Eiche 22,00 0,180 0, ,0 Wärmeübergang, Außen - - 0,0400 Flächenanteile Flächenanteil 1 28,0 % Flächenanteil 3 12,0 % Flächenanteil 2 72,0 % Flächenanteil 4 88,0 % Schichtaufbau Anteil 28,0 % Schichtaufbau Anteil 72,0 % 25,0 mm 1 25,0 mm 1 50,0 mm 2 12,5 0,2 mm mm ,0 mm 5 15,0 mm 6 50,0 mm 2 12,5 0,2 mm mm ,0 mm 5 15,0 mm 6 150,0 mm 7 150,0 mm 8 25,0 mm 9 22,0 mm 14 22,0 mm 14 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 22

23 Fachwerkhaus in Breidenbach Fachwerkwand Ost (Hofansicht) Pos.Nr. 6 Einbauzustand: : U-Wert W/m²K Wand / Außenluft R-Wert m²k/w g-wert - H T W/m²K Fläche m² Flächengewicht kg/m² 0,421 2,208-21,99 48,55 236,0 Pos.Nr. Bauteilschicht s mm λ W/(mK) R m²k/w Fläche % - Wärmeübergang, Innen - - 0, ,0 1 Klimaputz_innen 25,00 0,440 0, ,0 2 Calcium-Silikatpl._50 50,00 0,060 0, ,0 3 PE-Folie_0,2 0,20 0,230 0, ,0 4 Gipskartonplatten 12,50 0,250 0, ,0 5 exp. PS-Schaum_040 30,00 0,040 0, ,0 6 Kalkzementputz 15,00 0,870 0, ,0 7 Fichte/Kiefer 150,00 0,130 0, ,0 8 Hüttensteine_ ,00 0,520 0, Kalkzementputz 25,00 0,870 0, ,0 Wärmeübergang, Außen - - 0, ,0 Flächenanteile Flächenanteil 1 28,0 % Flächenanteil 2 72,0 % Schichtaufbau Anteil 28,0 % Schichtaufbau Anteil 72,0 % 25,0 mm 1 25,0 mm 1 50,0 mm 2 12,5 0,2 mm mm ,0 mm 2 30,0 mm 5 15,0 mm 6 0,2 mm 3 12,5 mm 4 30,0 mm 5 150,0 mm 8 15,0 mm 6 15,0 mm 7 25,0 mm 9 Trennwand Nord EG Pos.Nr. 10 Einbauzustand: : U-Wert W/m²K Wand / niedrig beheizte Räume R-Wert m²k/w g-wert - H T W/m²K Fläche m² Flächengewicht kg/m² 0,989 1,011-7,60 15,37 648,3 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 23

24 508 0 Fachwerkhaus in Breidenbach Schichtaufbau 25,0 mm 1 50,0 mm 2 12,5 0,2 mm 43 15,0 mm 5 380,0 mm 6 25,0 mm 7 Pos.Nr. Bauteilschicht s mm λ W/(mK) R m²k/w Fläche % - Wärmeübergang, Innen - - 0, ,0 1 Klimaputz_innen 25,00 0,440 0, ,0 2 Calcium-Silikatpl._50 50,00 0,060 0, ,0 3 PE-Folie_0,2 0,20 0,230 0, ,0 4 Gipskartonplatten 12,50 0,250 0, ,0 5 Kalkzementputz 15,00 0,870 0, ,0 6 Vollziegel, HLZ_ ,00 0,580 0, ,0 7 Kalkzementputz 25,00 0,870 0, ,0 Wärmeübergang, Außen - - 0, ,0 Trennwand Nord OG Pos.Nr. 11 Einbauzustand: : U-Wert W/m²K Wand / niedrig beheizte Räume R-Wert m²k/w g-wert - H T W/m²K Fläche m² Flächengewicht kg/m² 0,422 2,370-3,21 15,23 237,4 Pos.Nr. Bauteilschicht s mm λ W/(mK) R m²k/w Fläche % - Wärmeübergang, Innen - - 0, ,0 1 Klimaputz_innen 25,00 0,440 0, ,0 Calcium-Silikatpl._50 50,00 0,060 0, ,0 PE-Folie_0,2 0,20 0,230 0, ,0 Gipskartonplatten 12,50 0,250 0, ,0 exp. PS-Schaum_040 30,00 0,040 0, ,0 Kalkzementputz 15,00 0,870 0, ,0 Fichte/Kiefer 130,00 0,130 1, ,0 Hüttensteine_ ,00 0,520 0, ,0 Kalkgipsputz 25,00 0,700 0, ,0 Wärmeübergang, Außen - - 0, ,0 Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 24

25 Fachwerkhaus in Breidenbach Flächenanteile Flächenanteil 1 28,0 % Flächenanteil 2 72,0 % Schichtaufbau Anteil 28,0 % Schichtaufbau Anteil 72,0 % 25,0 mm 1 25,0 mm 1 50,0 mm 2 50,0 mm 2 0,2 mm 3 12,5 mm 4 0,2 mm 3 12,5 mm 4 30,0 mm 5 30,0 mm 5 15,0 mm 6 15,0 mm 6 130,0 mm 7 130,0 mm 8 25,0 mm 9 25,0 mm 9 Trennwand Nord DG Pos.Nr. 12 Einbauzustand: : U-Wert W/m²K Wand / niedrig beheizte Räume R-Wert m²k/w g-wert - H T W/m²K Fläche m² Flächengewicht kg/m² 0,422 2,370-2,44 11,56 237,4 Pos.Nr. Bauteilschicht s mm λ W/(mK) R m²k/w Fläche % - Wärmeübergang, Innen - - 0, ,0 1 Klimaputz_innen 25,00 0,440 0, ,0 Calcium-Silikatpl._50 50,00 0,060 0, ,0 PE-Folie_0,2 0,20 0,230 0, ,0 Gipskartonplatten 12,50 0,250 0, ,0 exp. PS-Schaum_040 30,00 0,040 0, ,0 Kalkzementputz 15,00 0,870 0, ,0 Fichte/Kiefer 130,00 0,130 1, ,0 Hüttensteine_ ,00 0,520 0, ,0 Kalkgipsputz 25,00 0,700 0, Wärmeübergang, Außen - - 0, ,0 Flächenanteile Flächenanteil 1 28,0 % Flächenanteil 2 72,0 % Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 25

26 Glaserdiagramm Am Beispiel der Ost-Fachwerkwand wird der Temperaturverlauf, sowie der Verlauf des Sättigungsdruckes zur Ermittlung von möglichem Tauwasserausfall dargestellt. Folgende Darstellung schneidet durch die Ausfachung: Darstellung schneidet durch die Ausfachung: t in C p in pa <= innen d in mm außen => <= innen sd in m außen => Die unter Normbedingungen des Glaser-Verfahrens ermittelte Tauwassermenge beträgt: 0,452 kg / m² Die verdunstende Tauwassermenge beträgt: 0,638 kg / m² Der U-Wert für die Konstruktion beträgt 0,456 W/m²K Folgende Darstellung schneidet durch die Holzkonstruktion: t in C 5 p in pa <= innen d in mm außen => <= innen sd in m außen => Die unter Normbedingungen des Glaser-Verfahrens ermittelte Tauwassermenge beträgt: 0,00 kg / m² Die verdunstende Tauwassermenge beträgt: 0,00 kg / m² Der U-Wert für die Konstruktion beträgt 0,43 W/m²K Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 26

27 B.4.2. Fenster Nahezu alle Fenster sind im Zuge der Gesamtsanierung von einfachverglasten zu solchen mit 2-Scheiben-Isolierverglasung ausgetauscht worden. Die Rahmen wurden in sehr beständiger Oregon Pine ausgeführt. Da sich die Fenster in einem sehr guten Zustand befinden, ist der Gesamtaustausch nicht zwingend notwendig. Alternativ könnte lediglich die Verglasung gegen eine mit niedrigerem U-Wert (ca. 1,4 W/m 2 K) ausgetauscht werden. Als praktikabelste und energetisch einträglichste Lösung wird jedoch der Einbau eines zweiten, inneren Rahmens mit Isolierverglasung als so genanntes Kasten- oder Doppelfenster empfohlen (ca. 0,92 W/m 2 K). In Verbindung mit dem stärkeren Wandaufbau durch die Innendämmung ist diese Maßnahme technisch sehr gut realisierbar, allerdings sind alle Anschlüsse insbesondere der an die PE-Folie mit größter Sorgfalt auszuführen. Die größten Energieeinsparungen werden mit Wärmeschutzgläsern erzielt, hierbei ist die innere Scheibe mit einer wärmereflektierenden Schicht bedampft. Der Scheibenzwischenraum ist mit einem wärmedämmenden Edelgas gefüllt. Prinzip der Wärmeschutzverglasung Was zu beachten ist: Beim Einbau gut dichtender und wärmedämmender Fenster in eine schlecht gedämmte Außenwand kann es zu Feuchte und Schimmelbildung, besonders in kaum beheizten Räumen kommen. Bei schlecht oder mäßig gedämmtem Mauerwerk ist die Fenstererneuerung im Zusammenhang mit einer Außenwanddämmung optimal. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 27

28 B.4.3. Kellerdeckendämmung Eine unterseitige Dämmung der Kellerdecke bringt bei geringem Aufwand eine Reduzierung des Energieverlustes. Diese Dämm-Maßnahme kann in Eigenleistung erfolgen. Als Material werden mineralische Platten, z.b. Mineralfaser, empfohlen. Die Dämmstoffplatten werden an die Unterseite der Kellerdecke fugenfrei geklebt oder gedübelt. Schwimmender Estrich Dämmstoff unterseitig kleben oder dübeln Ortbeton Evtl. vorhandener Dämmstoff Was zu beachten ist: fugenfreie Verlegung der Dämmstoffplatten Reduzierung der Raumhöhe der Kellerräume. Zugänge müssen angepasst werden B.4.4. Kehlbalkendämmung Analog zur o.g. Maßnahme ist auch die Dämmung der Kehlbalkenlage gut in Eigenleistung zu erbringen. Das Verlegen ist wenig aufwendig und bezüglich des Materials besteht kaum eine Einschränkung. Es können auch natürliche Materialien verwendet werden, für deren Einsatz stehen zusätzlich Fördermittel zur Verfügung. Dringend hingewiesen wird auf die Verhinderung des Einnistens von z.b. Mäusen. Was zu beachten ist: Der Deckenbereich unter vorhandenen Abseitenräumen muß ebenfalls gedämmt werden. Achten Sie besonders auf die fachgerechte Ausführung der Luftdichtung bei den Anschlüssen an Wände und einbindende Bauteile. B.4.5. Dachflächendämmung Die vorhandene Dachflächendämmung erfolgte im Zuge des Dachausbaus Die Dämmstärke ist mit ca. 10 cm nicht mehr den aktuellen Anforderungen entsprechend. Da der Aufwand für eine neue Sparren- Zwischenraumdämmung sehr hoch wäre, wird in diesem Fall die Kombination aus Solaranlage + Aufsparrendämmung als besonders sinnvoll erachtet. Aufgrund der Optik wird vorgeschlagen, entlang des Firstes zu beiden Seiten Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 28

29 (Ost und West) über die gesamte Dachlänge Kollektoren, bzw. Photovoltaik- Module als Dacheindeckung statt Ziegel zu installieren* 2. In diesem Zuge wird eine zusätzliche, vollflächige Dämmschicht von 14 cm auf die Sparren gebracht, hierauf kommen Unterspannbahn, Schalung, Abdichtung und schließlich die Solarmodule auf einer Unterkonstruktion. Die übrige Dachfläche wird wieder mit Ziegeln auf einer Lattung eingedeckt. * 2 siehe auch Beschreibung Heizungs-/Solaranlage und Anlage Skizze Dachaufbau Was zu beachten ist: Diese Maßnahme zählt zu den bauphysikalisch kritischen Maßnahmen. Wichtig ist es, daß in die Dämmung eintretende Feuchtigkeit in Form von Dampf sicher abgeführt wird. Dies geschieht z.b. durch eine Hinterlüftung der Dämmung und durch Aufbringung einer inneren Dampfbremse. Wichtig ist auch die Luftdichtigkeit der Konstruktion, da durch Luftströme weitaus größere Feuchtigkeitsmengen konzentriert an einer Stelle auskondensieren können, als dies bei der sogenannten Dampfdiffusion der Fall ist, die über die gesamte Dachfläche stattfindet. B.4.6. Heizungsanlage B Alternative zur Ölheizung Eine Erneuerung der 18 Jahre alten Heizungsanlage wird in den kommenden Jahren anstehen. Es besteht weder Erdgasanschluss, noch die Anbindung an ein Fernwärmenetz oder Blockheizkraftwerk. Deshalb muss für die Beheizung eine andere, gebäude-adäquate Energieversorgung eingesetzt werden. Da mit der Gebäudedämmung keine außerordentlich großen Einsparung erreicht werden, zielt die neue Heizungsanlage darauf, fossile Ressourcen zu sparen und Schadstoffemissionen zu reduzieren. Aus Gründen der Nachhaltigkeit soll die bestehende Wärme-Verteilung (Heizkörper und Leitungsführung) bestehen bleiben. Empfohlen wird eine Erde/Sole-Wärmepumpe, die mittels Erdspieß die konstante Temperatur der Erde in ca. 70 m Tiefe für die Beheizung des Gebäudes nutzt. Für den Betrieb wird im Verhältnis von ca. 1: 4 bis 1: 5 (Strom zu Umweltwärme) relativ viel Strom (Primärenergiefaktor 3,0) verbraucht. Verbrennungsmotoren mit Diesel, Gas, Rapsöl oder Biomasse stehen aus Gründen der Geräuschentwicklung nicht zur Diskussion. Daher werden die im Firstbereich integrierten Photovoltaikmodule zur Stromlieferung herangezogen. Um aufwändige Speicherung zu vermeiden, wird der erzeugte Strom in das öffentliche Netz gespeist, das also als Puffer dient. An die Wärmepumpenheizung ist die Kollektoranlage gekoppelt. Diese versorgt primär den Haushalt mit Warmwasser, kann aber auch die Wärmepumpe unterstützen und umgekehrt deckt die Wärmepumpe eventuelle Defizite in der Warmwasserbereitung der Kollektoranlage. Für alle drei Maßnahmen stehen Fördergelder in Form von Zuschüssen (Solar) sowie als zinsgünstige Darlehen zur Verfügung.(KfW, BafA) B Wärmepumpe Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 29

30 Eine Sole/Wasser-Wärmpumpe erzeugt aus der Umweltwärme Erde mittels Erdsonden die benötigte Heizenergie. Der Betrieb dieser Wärmepumpe erfolgt monovalent, d.h. als alleiniger Wärmeerzeuger. Nach Abschluss geologischer Überprüfung werden ca. 50 bis 100 m lange Erdsonden aus Stahl oder Polyethylen in die Erde getrieben. Bei günstigen hydro-geologischen Bedingungen liefert die Sonde bis zu 100 W/m Sonde, d.h. für eine Leistung von 5 kw würden 50 m Sonde ausreichen. Die Kosten sind etwa 30 bis 50 /m Sonde. Da die vorhandenen Heizkörper benutzt werden sollen, ist eine Wärmepumpe mit Vorlauftemperaturen von bis zu 65 C erforderlich (beispielsweise Vitocal 350, BWH 110, Viessmann), außerdem sollte ein angepasster Heizwassser-Pufferspeicher eingebaut werden. Die abgegebene Heizleistung wird erbracht von 3 Teilen Wärmeleistung aus der Umwelt und 1 Teil elektrische Leistung. Die Leistungszahl ist (3+1)/1= 4 Hinweis: bis 100 m tiefe Bohrungen bedürfen einer Erlaubnis des Wasserwirtschaftsamtes. Über 100 m ist zusätzlich über das Bergbauamt genehmigungsbedürftig. B.4.7. Ergebnisse B Grafiken Die folgende Grafik veranschaulicht die möglichen Energieeinsparungen. Es sind die einzelnen zuvor beschriebenen Varianten auf ihren Energiebedarf untersucht worden. Grafik 7: Energiebedarf des Gebäudes Jährlicher Endenergiebedarf in kwh Ist-Zustand Außenwanddämung Fensteraustausch Einfachverglasung Fensteraustausch Isolierverglasung+Tür Dachflächendämmung Kehlbalken-+Kellerdeckendämmung Heizungsanlage Außenwand+Fenster kompl.+tür Außenwand+Fenster,Tür+Dach Außenwand+Fenster,Tür+Dach+Kehlb.+Keller Außenwand+Fenster,Tür+Dach+Kehlb.+Keller... Die Heizlast verändert sich entsprechend der nachfolgenden Grafik. Die Heizlast kann zur näherungsweisen Dimensionierung des Wärmeerzeugers nach der Sanierung genutzt werden. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 30

31 Grafik 8: Heizlast Benötigte Heizlast des Wärmeerzeugers in kw 14 Ist-Zustand Außenwanddämung Fensteraustausch Einfachverglasung Fensteraustausch Isolierverglasung+Tür Dachflächendämmung Kehlbalken-+Kellerdeckendämmung Heizungsanlage Außenwand+Fenster kompl.+tür Außenwand+Fenster,Tür+Dach Außenwand+Fenster,Tür+Dach+Kehlb.+Keller Außenwand+Fenster,Tür+Dach+Kehlb.+Keller... Die prozentuale Einsparung der einzelnen Maßnahmen, sowie der Kopplung mehrerer veranschaulicht folgende Grafik. Grafik 5: prozentuale Einsparung Prozentuale Energieeinsparung 90 Ist-Zustand Außenwanddämung Fensteraustausch Einfachverglasung Fensteraustausch Isolierverglasung+Tür Dachflächendämmung Kehlbalken-+Kellerdeckendämmung Heizungsanlage Außenwand+Fenster kompl.+tür Außenwand+Fenster,Tür+Dach Außenwand+Fenster,Tür+Dach+Kehlb.+Keller Außenwand+Fenster,Tür+Dach+Kehlb.+Keller... B Resumee Nach Durchführung aller Dämm-Maßnahmen beträgt der Heizenergiebedarf unter Norm-Bedingungen: kwh/a Unter Nutzerbedingungen sind es kwh/a, was eine Differenz von ca kwh/a = mehr als 50% des tatsächlichen Bedarfs bedeutet. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 31

32 Wenn als folgender Schritt der Austausch der Öl-Heizungsanlage gegen eine Sole/Wasser- Wärmepumpen-Anlage vorgenommen wird, ist mit einem Heizenergiebedarf von3.933 kwh/a zu rechnen, was reale Stromkosten von ca. 642,- /a verursacht. Unter Nutzerverhalten sind es kwh/a, was ca. 390,- /a verursacht. Um das Gebäude vergleichbar zu machen, wird der Heizwärmebedarf zugrunde gelegt. Dieser ist im Bestand (Norm): 180,10 kwh/m 2 a nach Durchführung aller Maßnahmen nur noch: 86,13 kwh/m 2 a Welchen Einfluss das Nutzerverhalten hat, zeigen die Resultate aus dieser Berechnung: Bestand (Nutzer): 114,90 kwh/m 2 a nach Durchführung aller Maßnahmen nur noch: 48,32 kwh/m 2 a Zum Vergleich: Altbau vor 1980 > 180 kwh/m 2 a Gemäß EnEV kwh/m 2 a Niedrigenergiehaus < 70 kwh/m 2 a Passivhaus < 15 kwh/m 2 a Damit liegt das energetisch sanierte Gebäude im Bereich der Energieeinsparverordnung bzw. bei entsprechender Nutzung im Niedrigernergiehaus-Standard. Zu beachten ist jedoch, dass immer nur die Norm-Werte betrachtet werden, um eine Vergleichbarkeit zu schaffen! Um die Gesamtkosten zu ermitteln sind zu den oben genannten Heizkosten noch die für die Warmwassererzeugung zu addieren. Da die Wärmepumpe auch für eine Teildeckung der Wassererwärmung ausgelegt sein soll, beträgt der Bedarf bei 90% Deckung als Maximum 638,30 kwh/a und damit 104,04 /a. Der Wasserbedarf des Nutzerverhaltens entspricht dem der Normbedingungen, daher sind die Kosten hierfür analog. Um den günstigeren Nachtstrom zu nutzen, kann der Speicherinhalt hierfür nachts erwärmt werden. Dadurch entstehen Kosten von ca. 77 /a. (Ersparnis: 27 /a). Um den günstigeren Nachtstromtarif auch am Tag zu erhalten, bieten einige Stromanbieter einen Wärmepumpen-Tarif von 12 Cent/kWh an, was dem Preis des Nachtstroms in etwa entspricht. (Vergleich Tagstromtarif: ca.16,3 Cent/kWh). Hinzu kommen noch die monatlichen Grundgebühren für die Stromnutzung. In der Regel wird die Kollektoranlage im Durchschnitt deutlich mehr als 10% zur Wassererwärmung beitragen, bei der vorgegebenen Nutzung kann deshalb von durchschnittlich geringeren Stromkosten ausgegangen werden. Kollektoranlage und Wärmepumpe in Kombination sind für die zeitweise auftretenden Verbrauchsspitzen dringend zu empfehlen, da die Leistung der Wärmepumpe und damit Sondentiefe und -Anzahl sowie hiermit verbundene Kosten im durchschnittlichen Rahmen gehalten werden sollen. Zudem muss hinsichtlich der Leistung die Altbausituation mit vorhandenen Heizkörpern und dadurch Vorlauftemperaturen von 55 C bis 65 C berücksichtigt werden. Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 32

33 Die neue Heizungsanlage wurde unter Einbezug aller Dämm-Maßnahmen mit 7,6 kw (Norm), bzw. 6,1 kw (Nutzer) dimensioniert. Hierbei ist ausschließlich die Heizleistung berücksichtigt worden. Einschließlich Warmwasseraufbereitung ist ein Leistungsbereich von ca. 10 kw (Norm), bzw. 9 kw (Nutzer) realistisch. Die Bohrungs-und Sondenkosten liegen entsprechend im Bereich von ca. 5000,-. B.4.8. Solaranlagen B Beschreibung Auf dem Dach des Fachwerkhauses sind sowohl Solarkollektoren wie auch Solarzellen vorgesehen. Dabei ist die Übereinstimmung von Funktion und Architektur erklärtes Ziel, dem primär aber nicht ausschließlich der Respekt zur historischen Bausubsanz und der Umgebung zu Grunde liegt. Die Nutzung regenerativer Energien soll in die Architektur integriert werden und keineswegs als additives Element hingenommen werden. Der Warmwasserverbrauch ist in einem 2-Personen-Haushalt niedrig. Daher ist die zu installierende Kollektorfläche entsprechend gering und folgerichtig auch die zu tätigenden Investitionskosten. Im Hinblick auf die Reduzierung des CO2-Ausstoßess durch die Vermeidung fossiler Energieträger ist diese Technologie daher in jedem Fall sinnvoll. Da auf Grund der vorhandenen Situation eine elektrische Wärmepumpe zur Raumbeheizung vorgesehen ist, soll mit dem Einsatz von Photovoltaik der Strombedarf hierfür kompensiert werden. Entlang des Firstes besteht die Option, Solarmodule zu integrieren, wobei westseitig, im Bereich des Treppenhauses, die Kollektoren liegen. Im weiteren Verlauf, wie auch auf der Ostseite sind Photovoltaikmodule vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht einen architektonischen Eingriff in die Belichtungssituation des Treppenhauses durch die offene und dadurch sichtbare Photovoltaik- Untersicht. Hier sind die quadratischen Solarzellen zwischen zwei Glasplatten mit geringfügigem Zwischenraum angeordnet, so dass Zenitlicht durchdringen kann und diesen Gebäudeteil beleuchtet. Diese Photovoltaik-Module sind elektrisch zu öffnen, um Überhitzung zu vemeiden. B Solarkollektoranlage Für die Brauchwasser-Erwärmung ist eine Sonnenkollektoranlage auf der Westseite, entlang des Firstes des ca. 40 geneigten Satteldaches vorgesehen. Die insgesamt zur Verfügung stehende Fläche beträgt ca. 15,4 m2. Für diese Maßnahme wird das Dach abgedeckt, die Aufsparren- Dämmung, Unterspannbahn, Schalung und Dichtungsbahnen aufgebracht, danach kommen im Firstbereich die Solarmodule, im übrigen Bereich Lattung und Dachziegel. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, müssen Solaranlagen gut hinterlüftet sein, daher werden sie auf eine Unterkonstruktion mit ca.10 cm Abstand zur Dachhaut befestigt (s. Skizze Anhang). Aus Preisund Konstruktionsgründen wird zu Flachkollektoren geraten. Vakuum-Röhren- Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 33

34 Kollektoren sind zwar in der Regel leistungsstärker, jedoch nicht für eine dachintegrierte Ausführung geeignet. Der Brauchwasserbedarf ist in der Regel durch den 2-Personen-Haushalt sehr gering, er kann jedoch zeitweise durch Gäste/Familie deutlich über dem Durchschnitt liegen. Aus diesem Grund ist die Anlage etwas zu überdimensionieren, der Solarspeicher wird mit 200 Litern etwas größer gewählt als der momentane Bedarf vorgibt. Um Überschüsse zu nutzten erhält die Kollektoranlage eine Ankopplung an die Wärmepumpe der Gebäudeheizung, wobei der Kollektorwärme-Ertrag Vorrang gegenüber der Umweltwärme hat, so dass bei Überschuss zunächst diese Wärme genutzt und erst bei nicht erreichen der Solltemperatur die Umweltwärme hinzugenommen wird. Für die Wasch- und Spülmaschine wird ein Warmwasseranschluss empfohlen. Berechnungen 1. Warmwasser-Bedarf Der Warmwasserbedarf liegt bei ca. 40 l/person und Tag. Bei 2 Personen sind das 0,08m 3 Q = m x c x Temp-Differenz Q = 0,08 x 1,16 x (55-10) Q = 4,18 kwh/tag = 125,4 kwh/monat Wirkungsgrad: 40 % 125,4 kwh/monat : 0,4 = 313,2 kwh/monat Durchschnittliche Globalstrahlung am Standort: x 0,86 = 930 kwh/m 2 a 313,2 x 12 = 3758,4 : 930 = 4,04 m 2 Aperturfläche (tatsächlich belegte Fläche) Empfohlen wird die Anordnung von 6 Modulen, d.h. 6 x (1,2 x 0,8) = 5,76 m 2 (brutto), was einer Gesamtlänge von 4,86 m und damit der Treppenhausbreite entspricht. Die ermittelte Fläche bezieht sich auf den Warmwasserbedarf eines 2- Personen-Haushaltes. Um Verbrauchsspitzen an Wochenende mit Familie/Gäste entgegenzukommen, ist der zusätzliche Warmwasserbedarf über die Wärmepumpe zu decken. Ggf. kann die Kollektorfläche erhöht werden um in den Wintermonaten eine größere Verbrauchsdeckung zu erreichen. Maximal könnte die gesamte Firstlänge belegt werden, was einer Fläche von ca. 15 m 2 entspricht. Dann bedarf es allerdings einer Überschussregelung. 2. Leistung / Kosten Dipl.-Ing. für Architektur Susanne Runkel - Planung + Energieberatung + Baubiologie Seite 34