Prof. Dr. Anton Maas

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1 Klimaschutzstiftung Jena-Thüringen 12. Juni 2018 Grundlagen des energiesparenden Planens GEG, DIN V 18599, Wärmebrücken Prof. Dr. Anton Maas Folie 1

2 Wesentliche Inhalte des bisherigen Entwurfs zum Gebäudeenergiegesetz Zusammenlegung EnEG/EnEV und EEWärmeG Einführung des Niveaus Niedrigstenergiegebäude für öffentliche Gebäude, etwa Effizienzhaus 55 (mit Berücksichtigung von Härtefällen) Öffnungsklausel für Einführung neuer Primärenergiefaktoren über eine Rechtsverordnung PV-Strom als neue Erfüllungsoption für EEWärmeG-Anforderungen Bezug der Effizienzklassen im Energieausweis auf Primärenergie (statt Endenergie) Anwendung der DIN V mit aktuellem Stand (Oktober 2016); DIN V / DIN V gelten nur für eine Übergangszeit Neues Wärmebrückenbeiblatt und das Tabellenverfahren (DIN V ) werden in Bezug genommen Keine Verschärfungen für den Gebäudebestand Folie 2

3 Schritte im Zuge der Novellierung Derzeit Überarbeitung des Referentenentwurfs, dabei: Überprüfung und Neujustierung von Primärenergiefaktoren, dabei auch ggfs. stärkere Ausrichtung an Energie- / Klimazielen (CO 2 -Reduktionen) Prüfung einer möglichen Umstellung auf Leitgröße CO 2 (statt Q P ) Prüfung alternativer Anforderungsformulierungen (anstelle des Referenzgebäude- Verfahrens) Prüfung einer möglichen Umstellung der Nebenanforderung H T auf H T eq oder Heizwärmebedarf oder Wärmeenergiebedarf Prüfung und Aktualisierung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen; Untersuchungen weiterer Gebäudetypen (Nichtwohngebäude) Beschreibungen neuer Referenzgebäude (für das künftige Anforderungsniveau) Ggfs. unterschiedliche Anforderungen bei EFH und MFH Untersuchungen zu weiteren Flexibilisierungsoptionen (über PV-Optionen und Quartiersansatz hinaus), z.b. saisonale Wärmespeicherung, smarte Gebäudesteuerung, Inbetriebnahme, Monitoring, ) Folie 3

4 mögliche künftige Weiterentwicklungen der EnEV / des GEG Erweiterung des Bilanzrahmens um Herstellenergie und Rückbau (Lebenszyklusbetrachtung) Anhebung der Anforderungen für den Gebäudebestand Weiterentwicklung von Primärenergiefaktoren: z. B. saisonale Einflüsse beim Strom Fortschreibung der DIN V und EnEV-relevanter Normen (z.b. DIN Sommerlicher Wärmeschutz => Berücksichtigung neuer Klimadaten) Bonusanreize für sinnvolle Planung (Gebäudeorientierung, Fensterflächenanteil, Kompaktheit, ) Nachweisverfahren auf Basis von CEN-Normen Folie 4

5 EPBD Mandat M/480 - Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden 100 Standards in 11 Modulen, davon etwa 50 % Technical Reports Die nationalen Anhänge der DIN EN ISO-Normen wurden abgestimmt. Die deutschen Normenfassungen sind teilweise bereits erschienen. Derzeit ist das Normenpaket des EPBD-Mandats M/480, auch unter Berücksichtigung der Verweisungen auf nationale Regelungen in den jeweiligen nationalen Anhängen NA, in Deutschland nicht für die Zwecke des Energieeinsparrechts anwendbar. Folie 5

6 Berechnungsverfahren / Normung Neuherausgabe der DIN V Basis ist Validierung der Norm durch Universität Stuttgart - Institut für GebäudeEnergetik (IGE) und DS-Plan Norm ist verabschiedet; Erscheinungsdatum vorauss. Okt. / Nov Neues Wärmebrückenbeiblatt Neufassung von DIN 4108, Beiblatt 2 (Wärmebrücken) liegt als Entwurf vor; Kommentare bis Ende Einspruchssitzung Anfang Februar; Fortsetzungen Mitte Mai und Mitte Juni. Folie 6

7 Neuerungen in DIN V 18599:2016 / 2018 Teil 1 Endenergiebedarf wird zwischen der aufgenommenen Endenergie innerhalb der Bilanzgrenzen, der produzierten Endenergie und der Endenergie, die den Bilanzraum verlässt differenziert. => Plusenergiehäuser Anpassungen Primärenergiefaktoren Einführung CO 2 -Äquivalente Teil 2 Ergänzung der Kennwerte für Verglasungen und Sonnenschutz (schaltbare Gläser) Berücksichtigung von temporärem Wärmeschutz bei Fenstern (z.b. durch Rollläden) Temperaturrandbedingungen für angrenzende Räume im Kühlfall Neue Temperatur-Korrekturfaktoren beim unteren Gebäudeabschluss Folie 7 Folie 7

8 Neue Temperatur-Korrekturfaktoren beim unteren Gebäudeabschluss Beheizter Keller - Fußboden Beheizter Keller - Wand Decke und Innenwand zum unbeheizten Keller - mit Perimeterdämmung 2011; R < 0,3 2016; R < 0,3 2011; 0,3<=R<=1 2016; 0,3<=R<=1 2011; 1<=R<=3 2016; 1<=R<=3 2011; R > ; R > 3 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Temperatur-Korrekturfaktoren (Fx-Werte) [-] Folie 8 Folie 8

9 Neuerungen in DIN V 18599:2016 / 2018 Teil 4 Vereinfachte Ermittlung der tageslichversorgten Fläche Aktualisierte Kennwerte von LED-Produkten Formblätter zur Abschätzung des Energiebedarfs der Beleuchtung mittels eines Handrechenverfahrens Teil 5 angepasste energetischen Kennwerte von Pellet- und Hackschnitzelkesseln neuer Bewertungsansatz für thermische Solaranlagen mit Dimensionierung der Anlagen in Abhängigkeit vom Warmwasserbedarf Überarbeitung der Bewertung von Elektro-Wärmepumpen und Integration von leistungsgeregelten Sole-Wasser-Wärmepumpen Neue Standardwerte für Öl-/Gas-Brennwertkessel Kennwerte für Pellet-Brennwertkessel Kennwerte und Berechnungsansatz Einzelfeuerstätten Anpassungen bei Bewertung von Wärmepumpen Teil 6 Überarbeitung der Bewertung von Abluft-Wärmepumpen detailliertere Beschreibung der Teillüftung von Wohngebäuden Erweiterung der Systeme zur Luftkühlung Folie 9 Folie 9

10 Neuerungen in DIN V 18599:2016 / 2018 Teil 8 neue Berücksichtigung von Wohnungsstationen (Frischwasserstationen) neue Berücksichtigung der Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser neue Berücksichtigung von Gas-Durchlauferhitzer Teil 9 Integration der Bewertung von Brennstoffzellen Einführung eines vereinfachten Verfahrens zur Bestimmung des Eigenstromverbrauchs von PV-Anlagen bei Wohngebäuden Ergänzung von Standardwerten für motorisch betriebene BHKW im Leistungsbereich von 20 kw bis 17 MW Teil 10 Ergänzung von Angaben zum Anwendungsstrombedarf bei Wohngebäuden für die Bewertung der Eigenstromnutzung von PV-Anlagen (siehe Teil 9) Ergänzung der Nutzungsprofile um einen Anpassungsfaktor zur Bewertung der Beleuchtung vertikaler Flächen Umstellung des Nutzenergiebedarfs für Trinkwarmwasser bei Wohngebäuden von fixen Größen je Gebäudetyp auf flexible Werte (8,5 bis 15,5 kwh/m²ngfa) in Abhängigkeit der Wohnungsgröße Folie 10 Folie 10

11 Nutzwärmebedarf Warmwasser q w,b in kwh/(m²a) Neuer Ansatz für den Nutzwärmebedarf Trinkwarmwasser DIN V 18599:2011-MFH: 15 kwh/(m²ngfa) DIN V : 12,5 kwh/(m²ana) DIN V 18599:2011-EFH: 11 kwh/(m²ngfa) DIN V 18599: Wohnungsgröße: Nutzfläche A NGF je Wohneinheit in m² Folie 11 Folie 11

12 Tabellenverfahren der DIN V Berechnungsgang tabellarisch Gebäudedaten Volumen (Außenmaß) [m³] Ve = 464,10 m³ VL = n ˑVe 0,76 352,72 m³ Nettogrundfläche [m²] ANGF = 150,85 m² qe,min -12 C Bauteil Außenwand Fenster Fenstertüren Kurzbezeich nung Fläche Ai Wärmesenken Wärmetransferkoeffizient H T [W/K] und maximaler Wärmestrom Q T [W] Wärmedurchgangskoeffizient H ti' Ui * Ai 20 C Ui [m²] [W/(m²K)] [W/K] [W/K] [W] W 1 22,61 0,28 6,33 1,00 6, W 2 34,97 0,28 9,79 1,00 9, W 3 20,30 0,28 5,68 1,00 5, W 4 39,57 0,28 11,08 1,00 11, Fx H ti Ui * Ai * Fx maximaler Wärmestrom Q ti H Ti * Dq max WB 117,45 0,05 5,87 1,00 5, F N 2,67 1,30 3,47 1,00 3, FW 9,13 1,30 11,87 1,00 11, F S 8,17 1,30 10,62 1,00 10, F O 4,52 1,30 5,88 1,00 5, qi,soll WB 24,49 0,05 1,22 1,00 1,22 39 Kenn-/Eingangswerte tabellarisch Baujahr Korrekturfaktoren Aufwandszahlen Heizwärmeerzeugung Typ und Baujahr f TB β h,gen 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Brennwertkessel verbessert 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 vor ,011 1,019 1,026 1,030 1,035 1,039 1,043 1,047 1,050 1,054 vor 1987 bis ,008 1,013 1,017 1,020 1,022 1,024 1,026 1,028 1,030 1,032 nach ,005 1,011 1,016 1,017 1,017 1,018 1,019 1,020 1,020 1,021 Gas-Spezial-Heizkessel 1978 bis ,015 1,028 1,042 1,046 1,049 1,053 1,056 1,060 1,063 1,066 nach ,020 1,037 1,053 1,060 1,067 1,074 1,080 1,087 1,093 1,099 Gebläsekessel nach ,015 1,028 1,042 1,046 1,049 1,053 1,056 1,060 1,063 1,066 von 1987 bis ,020 1,038 1,054 1,055 1,056 1,057 1,058 1,058 1,059 1,060 vor ,026 1,049 1,071 1,073 1,075 1,077 1,079 1,081 1,083 1,085 Folie 12

13 Neues Wärmebrückenbeiblatt - Hintergründe Anspruchsvolle Wärmeschutzniveaus (KfW-Effizienzhäuser, EnEV- Niveau) erfordern Reduzierung der Wärmeverluste über Wärmebrücken => Wunsch nach Standardlösungen für verbesserte Anschlussdetails Problem der Begrenzung des Wärmeschutzniveaus durch obere Grenzen von Dämmstärken im bisherigen Beiblatt => Daraus resultiert ein Problem für die EnEV: Ein Gleichwertigkeitsnachweis ist für solche Wärmebrücken nicht erforderlich, bei denen die angrenzenden Bauteile kleinere Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen, als in den Musterlösungen der DIN 4108 Beiblatt 2 [ ] Folie 13

14 Wesentliche Neuerungen für das Beiblatt Überarbeitung und Ergänzung der Begrifflichkeiten, Regelungen und Definitionen; Überarbeitung und Ergänzung der Berechnungsrandbedingungen; Erarbeitung von neuen, bislang fehlenden Anschlussdetails; beispielsweise Innenwandeinbindungen in Außenwände, Innenwandeinbindungen in Bodenplatten, Anschlüsse an Pfosten-Riegel-Konstruktionen, Balkonanschlüsse und Bauteile im Bereich von Tiefgaragen; Ergänzung von gebräuchlichen Anschlusspunkten, beispielsweise untere Fenstertüranschlüsse, Rollladenanschlüsse, Ortgang- und Traufanschlüssen und Vorsatzkästen; Neuberechnung der vorhandenen Konstruktionsbeispiele und Erfassung von verbesserten Wärmeschutzniveaus; Überarbeitung und Ergänzung von Bagatellregeln; Differenzierte Abbildung von konstruktiven Anschlussausbildungen zur Erlangung der Wärmebrückenzuschläge mit Lösungen für Kategorie A: DU WB = 0,05 W/(m²K) und Kategorie B: DU WB = 0,03 W/(m²K) Folie 14

15 Inhalte des neuen Wärmebrückenbeiblatts Planungsbeispiele Anzahl der Konstruktionsdetails bislang: 95 künftig 388 Folie 15 Folie 15

16 Beispiel für vorgesehene Zeichnungsformate Folie 16

17 Beispiele für Kategorien A+B Thermische Entkopplung Kategorie A Kategorie B Referenzwert Ψ ref 0,28 W/(m K) Referenzwert Ψ ref 0,19 W/(m K) (Legende: 5 Mauerwerk mit = 0,14 1,3 W/(mK) ; 6 Stahlbeton = 2,3 W/(mK) Folie 17 Folie 17

18 Beispiele für Kategorien A+B Kategorie A Fensterlage in Dämmebene Kategorie B Referenzwert Ψ ref 0,18 W/(m K) Referenzwert Ψ ref 0,07 W/(m K) (Legende: 4 Mauerwerk mit 0,12 0,21; 5 Mauerwerk mit 0,14 1,3; 6 Stahlbeton = 2,3 W/(mK) Folie 18 Folie 18

19 Ψ [W/(m K)] Grundlage der -Werte Balkonplatte - außengedämmtes Mauerwerk Detail Legende Beschreibung Nr. Material Wärmeleit- fähigkeit [W/(m K)] Mauerwerk 1,1 Thermische Trennung 0,13 Innenputz 0,700 Beton, armiert (1%) 2,30 Zementestrich 1,40 Dämmung 0,035 λ R längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient Ψ [W/(m K)] b [mm] mittig 0,251 0,279 0,291 0,297 0,35 0,30 0,25 mittig vor a [mm] vor 0,205 0,231 0,241 0,246 bündig 0,220 0,248 0,259 0,264 0,20 0,15 0,10 bündig 0,05 0, Dicke Dämmung [mm] Folie 19

20 Aktuelle Projekte zu Normung und Verordnung Weitere Vereinfachung der Berechnungsmethodik zum energiesparenden Bauen 3 Teilprojekte TP1: Identifizierung der relevanten Einflüsse und Erarbeitung von Vorschlägen für eine Konzentration darauf Juni 2017 bis Juni 2018 TP2: Ausweitung des Tabellenverfahrens (DIN V ) auf ausgewählte Nichtwohngebäude Januar 2018 bis November 2018 TP3: Zusammenführung der Regelungen für Produkt- und Systemeigenschaften, die bei rechnerischen Nachweisen verwendet werden können (Normblatt zur DIN V 18599) September 2017 bis Juli 2018 Darüber hinaus Simulationsrechnungen bei der energiesparrechtlichen Nachweisführung Dezember 2017 bis April 2018 Fortschreibung von EnEV-easy Folie 20

21 Referenzbau- und -anlagentechnik für Wohngebäude (wesentliche Komponenten) 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 DU 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) Folie 21 Heizung u. Warmwasser Ref. Brennwerttechnik 55/45 C

22 Mögliche Ausführungen ab EnEV-Niveau 2016 Fernwärme, Wärmepumpe, Pellet, 2fach-Wärmedämmglas d Dämm = cm Monol. = 0,09 0,10 W/(mK) d Dämm = cm U w = 1,2-1,4 W/(m²K) U = 0,18-0,20 W/(m²K) U = 0,28-0,30 W/(m²K) U = 0,32-0,36 W/(m²K) DU WB = 0,05 W/(m²K) Gas-Brennwert + Solaranlage (Referenzanlagentechnik wie 2009 mit Optimierungen) 3fach-Wärmedämmglas d Dämm = cm Monol. = 0,07 0,09 W/(mK) d Dämm = cm U w = 0,9-1,0 W/(m²K) U = 0,14-0,18 W/(m²K) U = 0,18-0,24 W/(m²K) U = 0,28-0,32 W/(m²K) DU WB = 0,03 W/(m²K) Folie 22

23 Mögliche Ausführungen ab EnEV-Niveau 2016 Gas-Brennwert + Solaranlage (Referenzanlagentechnik wie 2009 mit Optimierungen) 3fach-Wärmedämmglas d Dämm = cm Monol. = 0,07 0,09 W/(mK) d Dämm = cm U w = 0,9-1,0 W/(m²K) U = 0,14-0,18 W/(m²K) U = 0,18-0,24 W/(m²K) U = 0,28-0,32 W/(m²K) DU WB = 0,03 W/(m²K) Angedachte Ausführungen bei einem GEG-Niveau EH 55 (Q P 55 % H T 70 % ) Fernwärme, Wärmepumpe, Pellet, Gas-Brennwert + Solaranlage + Zu- und Abluftsystem mit Wärmerückgewinnung (mit Optimierungen) 3fach-Wärmedämmglas d Dämm = cm Monol. = 0,07 0,09 W/(mK) d Dämm = cm U w = 0,9-1,0 W/(m²K) U = 0,12-0,18 W/(m²K) U = 0,18-0,24 W/(m²K) U = 0,18-0,22 W/(m²K) DU WB = 0,03 W/(m²K) Folie 23

24 praktische Konsequenzen aus den vorgesehenen Neuregelungen Neues Wärmebrückenbeiblatt ermöglicht die pauschale Anwendung eines kleineren Korrekturwertes. DU WB = 0,03 W/(m²K) reduziert den Primärenergiebedarf gegenüber DU WB = 0,05 W/(m²K) um ca. 3 bis 4 %. Deckelung der Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz H T (Anlage 1, Tabelle 2) soll entfallen. Dadurch mehr Flexibilität beim Gebäudeentwurf. PV-Strom kann als erneuerbare Energie angerechnet werden. Beispielsweise sind bei einem 150 m² EFH 3 kw p (entspricht etwa 18 m² PV-Fläche) zur Erfüllung der Anforderungen erforderlich. Die Anrechnung von PV-Strom auf den Primärenergiebedarf wird über einen Bonusansatz möglich (ab einer Anlagengröße von 0,01 kw p je m² Gebäudenutzfläche). Q P kann damit um etwa 10 bis 20 % vermindert werden. Folie 24