PUR-Hartschaum-Dämmung im Neu- und Altbau

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2 INSTITUT WOHNEN UND UMWELT GmbH Forschungseinrichtung des Landes Hessen und der Stadt Darmstadt Annastraße Darmstadt PUR-Hartschaum-Dämmung im Neu- und Altbau Modellrechnungen zur neuen Energieeinsparverordnung Endbericht Januar 2002 Auftraggeber: Bearbeitung: IVPU - Industrieverband Polyurethan-Hartschaum e.v., Stuttgart / Dipl.-Phys. Tobias Loga, IWU Darmstadt

3 Institut Wohnen und Umwelt GmbH Annastraße Darmstadt Fon: 06151/ / Fax: -97 Internet: info@iwu.de

4 Inhalt Aufgabenstellung...1 Die untersuchten Gebäude EnEV-Standard im Neubau: Einfamilienhaus Paderborn...3 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf 4 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke 6 2 Niedrigenergiehaus-Standard im Neubau: Reihenendhaus Lutz/Roos...9 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf 10 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke 12 3 Passivhaus-Standard im Neubau: Einfamilienhaus Schorndorf...15 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf 16 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke 18 4 Energetische Modernisierung eines Altbaus mit Innendämmung: Mehrfamilienhaus Frechen...23 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf 24 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke 26 5 Energetische Modernisierung eines Altbaus mit Außendämmung: Doppelhaushälfte Bexbach...29 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke 30 Ergebnisse für alle Gebäude im Vergleich...33 Flächengewinn 33 Energieeinsparung 34 Zusammenfassung...35

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6 Aufgabenstellung Für exemplarische Gebäude soll der Nachweis nach der neuen Energieeinsparverordnung durchgeführt werden. Dabei wird jeweils ein Vergleich zwischen PUR-Hartschaum (WLG 025/030) und Dämmstoffen mit geringerer Wärmedämmleistung (WLG 035/040) vorgenommen. Von besonderem Interesse sind dabei zwei Fragestellungen: 1. Wie hoch ist der durch PUR-Hartschaum bei gleichem Wärmeschutz erzielbare Wohnflächengewinn? 2. Wie stark kann durch PUR-Hartschaum bei gleichen Dämmstärken der Heizenergiebedarf reduziert werden? Es wird sowohl die Planung von Neubauten (3 Einfamilienhäuser in den Abschnitten 1 bis 3) als auch die energetische Modernisierung von Altbauten (ein Mehrfamilienhaus in Abschnitt 4 und eine Doppelhaushälfte in Abschnitt 5) betrachtet. Die Untersuchung beschränkt sich auf den Nutzungszeitraum der Gebäude. Der Primärenergieaufwand für Herstellung, Einbau und Entsorgung sollte in weiteren Untersuchungen einbezogen werden. Die untersuchten Gebäude Bei den Gebäuden handelt es sich um Projekte, die schon realisiert sind oder sich noch in der Bauphase befinden. Die Unterlagen und Pläne wurden seitens IVPU zur Verfügung gestellt. Um dem Beispielcharakter gerecht zu werden, wurden in Abstimmung mit IVPU teilweise geringfügige Vereinfachungen bzw. Veränderungen gegenüber den realen Gebäuden vorgenommen. Der Nachweis nach EnEV erfolgt unter Berücksichtigung der Randbedingungen der DIN V Für die Berechnung der Aufwandszahlen der Anlagentechnik nach DIN V wurde jeweils das Vorhandensein eines Gas-Brennwertkessels und einer zentralen Trinkwassererwärmung mit Warmwasserspeicher angesetzt. Bei den Einfamilienhäusern sind Kessel und Speicher innerhalb der thermischen Hülle, bei dem Mehrfamilienhaus im Keller angeordnet. Das Mehrfamilienhaus besitzt darüberhinaus eine Zirkulationsleitung

7 - 2 - PUR-Dämmung im Neu- und Altbau Modellrechnungen zur neuen Energieeinsparverordnung

8 1 EnEV-Standard im Neubau: Einfamilienhaus Paderborn Bild 1: Ost- und Südansicht für das Einfamilienhaus Paderborn Das Gebäude wurde 1996 in Paderborn errichtet. Es handelt sich um ein freistehendes Einfamilienhaus mit 218 m² beheizter Wohnfläche, die sich auf 2 Geschosse verteilen. Der Keller ist unbeheizt. Der nicht überbaute Bereich des Erdgeschosses besitzt ein flach geneigtes Dach, das Obergeschoss ein Steildach. Bild 1 zeigt zur Orientierung zwei Fassadenansichten, die Wohn- und Nutzflächen sind in Bild 2 zusammengestellt. Die Außenwände sind massiv gemauert, z.t. mit Klinker-Vormauer. In den übrigen Bereichen sind die Wände mit Holzschalung verkleidet. Beim Steildach sind die Zwischenräume jeweils zwischen Sparren und Ausgleichslattung voll gedämmt. Beim flach geneigten Dach ist die Stahlbetondecke oberseitig gedämmt. Im Kellerdeckenbereich befindet sich die Dämmschicht zwischen Stahlbetondecke und Zementestrich. Einfamilienhaus Paderborn: Flächen und Volumen Keller (unbeheizt) EG DG Gesamt gesamte Nutzfläche nach DIN ,4 m² 140,6 m² 66,3 m² 360,2 m² Wohnfläche nach II. Berechnungsverordnung (ohne Terrasse) 0,0 m² 140,7 m² 77,2 m² 217,9 m² Beheiztes Gebäude-Bruttovolumen nach EnEV 814,4 m³ Bild 2: Flächen und Volumen "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 260,6 m² A/V-Verhältnis 0,76 1/m - 3 -

9 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf Bild 3 zeigt die Regelquerschnitte und die eingesetzten Materialien. Dabei werden für die Dämmung zwei Varianten gegenübergestellt: Standard-Dämmstoff mit Wärmeleitgruppen 035 und 040; Hochleistungsdämmstoff PUR-Hartschaum mit Wärmeleitgruppen 025 und 030. Durch die Verwendung von PUR-Hartschaum werden im Vergleich zu Standard-Dämmstoffen zwischen 1 und 6 cm schlankere Konstruktionen möglich bei gleichem Wärmeschutz. Dies macht sich in einer um 1,9 m² größeren Wohnfläche bemerkbar ohne dass sich die Außenmaße des Gebäudes ändern. Einfamilienhaus Paderborn: Geringere Konstruktionsstärken bei gleichem Wärmeschutz durch PUR-Hartschaum Standard-Dämmung PUR-Dämmung Steildach Flach geneigtes Dach Außenwand Kellerdecke 1 Gipskarton 20 mm 2 Lattung / Luftschicht Dämmplatte WLG 040 PUR-Dämmung WLG mm 30 mm Sparren / 4 Dämmplatte WLG mm 5 Schalung 24 mm 6 Trennlage 7 Titanzink d = 30 cm U = 0,188 W/(m²K) Sparren / PUR-Dämmung WLG mm 24 cm 0,188 W/(m²K) 1 Normalbeton 200 mm Dämmplatte WLG 040 PUR-Dämmung WLG mm 113 mm 3 Sparren / Hinterlüftung 4 Schalung 24 mm 5 Trennlage 6 Titanzink d = 52 cm 46 cm U = 0,210 W/(m²K) 1 Innenputz 13 mm 2 Hochlochziegel 240 mm 3 Dämmplatte WLG mm 4 Hinterlüftung 5 Vormauer-Klinker bzw. Holzschalung d = 50 cm 48 cm U = 0,338 W/(m²K) 1 Fliesen 2 Zementestrich 80 mm 3 Dämmplatte WLG mm 4 Stahlbetondecke 200 mm d = 37 cm U = 0,315 W/(m²K) 0,210 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 0,338 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 36 cm 0,315 W/(m²K) Bild 3: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standard- Dämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen U-Werten - 4 -

10 Die Wärmedurchgangskoeffizienten der verschiedenen Bauteile sind jeweils identisch. Somit ist die wärmetechnische Qualität des Gebäudes in beiden Fällen gleich. Die Berechnung des Energiebedarfs gemäß dem vereinfachten Verfahren der Energieeinsparverordnung (EnEV) gibt Bild 4 wieder. Bezogen auf die Gebäudenutzfläche A N nach EnEV von 260,6 m² ergeben sich folgende Energiekennwerte: Heizwärmebedarf: Endenergiebedarf (Erdgas): 72,5 93,6 Primärenergiebedarf: 108,6 In den beiden letzten Werten ist auch die Warmwasserbereitung enthalten. Der Primärenergiebedarf liegt um 6% unter dem nach EnEV für das gegebene A/V-Verhältnis zulässigen Wert. Auch die Anforderungen an den spezifischen Transmissionswärmeverlust werden eingehalten (12% unter Grenzwert). EnEV-Nachweis - vereinfachtes Verfahren Berechnung nach DIN : 2000 Anhang D EnEV-XL Lizenznehmer: Tobias Loga - Institut Wohnen und Umwelt Darmstadt Objekt: EFH Paderborn / Var. B / Datenstand 05/2001 Kurz-Bezeichnung N2-B Raumtemp. 19,0 C A/V-Verhältnis 0,765 m -1 beheiztes Gebäudevolumen 814,4 m³ Wohnfläche: 217,9 m² "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 260,6 m² Fläche U-Wert Reduktionsfaktor Bauteile m² W/(m²K) W/K 1. Außenwand Klinker 186,9 * 0,338 * 1,0 = Außenwand Holz 43,9 * 0,370 * 1,0 = Steildach 122,9 * 0,188 * 1,0 = Flachdach 46,9 * 0,210 * 1,0 = Fenster 71,2 * 1,400 * 1,0 = Kellerdecke 151,0 * 0,315 * 0,6 = * * = 8. * * = pauschaler Wärmebrückenzuschlag 622,7 * 0,05 * 1,0 = 31 Spezifischer Transmissionswärmeverlust H T Summe 272 ankreuzen: Nachweis Dichtheit (n 50 < 3 1/h; bei Lüftungsanlagen n 50 < 1,5 1/h) beh. Geb.-Vol. W/K Spezifischer Lüftungswärmeverlust H V 0,190 * 814,4 = 155 Fenster Ausrichtung Reduktions- g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit faktor (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost O/W 0,567 * 0,60 * 20,50 * 155 = Süd S 0,567 * 0,60 * 11,30 * 270 = West O/W 0,567 * 0,60 * 34,20 * 155 = Nord N 0,567 * 0,60 * 2,60 * 100 = ,567 * * * = ,567 * * * = Bild 4: Nachweis nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für das EFH Paderborn bei Verwendung von Standard-Dämmstoff und PUR- Hartschaum mit gleichem U-Wert Solare Gewinne Q S Summe 4011 A N m³ kwh/a Innere Gewinne Q I 22,0 * 260,6 = 5733 Wärmegewinne Q G Freie Wärme Q F Q S + Q I = 9744 Jahres-Heizwärmebedarf Q h H T H V Q s Q i Q h'' W/K W/K kwh/a kwh/a kwh/a 66 ( 271, ,7 ) - 0,95 ( ) = ,5 Nebenanforderung Neubau: W/(m²K) W/(m²K) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' 0,436 Grenzwert 0,496 relativ zum Grenzwert 88% Hauptanforderung Neubau: Heizsystem: BW-Kombitherme 55/45 C, im beheizten Bereich, ohne Speicher, ohne Zirkulation Warmwasser: zentral Anlagenaufwandszahl (primärenergiebez.) nach DIN V : 1,278 Primärenergiebedarf Q P '' 108,6 Grenzwert 115,7 relativ zum Grenzwert 94% Institut Wohnen und Umwelt - August

11 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke Legt man gleiche Konstruktionsdicken (und entsprechend gleiche Wohnflächen) zu Grunde, so können gegenüber Dämmstoffen mit schlechterer Dämmleistung durch Verwendung von PUR-Hartschaum die Wärmeverluste deutlich reduziert werden. Bild 5 zeigt eine Gegenüberstellung der U-Werte bei gleicher Dämmstärke. Im Dachbereich wird der U-Wert um über 30%, bei der Außenwand um 18%, beim Erdgeschossfußboden um 12% reduziert. Einfamilienhaus Paderborn: Besserer Wärmeschutz bei gleicher Konstruktionsstärke durch PUR-Hartschaum Steildach Flach geneigtes Dach Außenwand Kellerdecke Standard-Dämmung PUR-Dämmung 1 Gipskarton 20 mm 2 Lattung / Luftschicht Dämmplatte WLG 040 PUR-Dämmung WLG mm 50 mm Sparren / 4 Dämmplatte WLG mm 5 Schalung 24 mm 6 Trennlage 7 Titanzink d = 30 cm U = 0,188 W/(m²K) Sparren / PUR-Dämmung WLG mm 30 cm 0,128 W/(m²K) 1 Normalbeton 200 mm Dämmplatte WLG 040 PUR-Dämmung WLG mm 180 mm 3 Sparren / Hinterlüftung 4 Schalung 24 mm 5 Trennlage 6 Titanzink d = 52 cm 52 cm U = 0,210 W/(m²K) 1 Innenputz 13 mm 2 Hochlochziegel 240 mm 3 Dämmplatte WLG mm 4 Hinterlüftung 5 Vormauer-Klinker bzw. Holzschalung d = 50 cm 50 cm U = 0,338 W/(m²K) 1 Fliesen 2 Zementestrich 80 mm 3 Dämmplatte WLG mm 4 Stahlbetondecke 200 mm d = 37 cm U = 0,315 W/(m²K) 0,134 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 0,276 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 37 cm 0,276 W/(m²K) Bild 5: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standard- Dämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen Dämmstärken - 6 -

12 Entsprechend beträgt der Jahresheizwärmebedarf nur noch 65 kwh pro m² Gebäudenutzfläche A N das entspricht einer Reduktion um 10% (siehe EnEV-Nachweis in Bild 6 im Vergleich zu Bild 4). Der Primärenergiebedarf liegt jetzt 13% unter den EnEV-Anforderungen. Es können damit 2000 kwh pro Jahr an Brennstoff eingespart werden. Bei einem Energiepreis von 40 Euro/MWh reduzieren sich die Heizkosten um knapp 80 Euro jährlich. Über einen Betrachtungszeitraum von 30 Jahren ergibt sich bei real gleich bleibenden Energiepreisen ein Barwert für die Einsparung von ca Euro. EnEV-Nachweis - vereinfachtes Verfahren Berechnung nach DIN : 2000 Anhang D EnEV-XL Lizenznehmer: Tobias Loga - Institut Wohnen und Umwelt Darmstadt Objekt: EFH Paderborn / Var. C / Datenstand 05/2001 Kurz-Bezeichnung N2-C Raumtemp. 19,0 C A/V-Verhältnis 0,765 m -1 beheiztes Gebäudevolumen 814,4 m³ Wohnfläche: 216,0 m² "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 260,6 m² Fläche U-Wert Reduktionsfaktor Bauteile m² W/(m²K) W/K 1. Außenwand Klinker 186,9 * 0,276 * 1,0 = Außenwand Holz 43,9 * 0,297 * 1,0 = Steildach 122,9 * 0,128 * 1,0 = Flachdach 46,9 * 0,134 * 1,0 = 6 5. Fenster 71,2 * 1,400 * 1,0 = Kellerdecke 151,0 * 0,276 * 0,6 = * * = 8. * * = pauschaler Wärmebrückenzuschlag 622,7 * 0,05 * 1,0 = 31 Spezifischer Transmissionswärmeverlust H T Summe 242 ankreuzen: Nachweis Dichtheit (n 50 < 3 1/h; bei Lüftungsanlagen n 50 < 1,5 1/h) beh. Geb.-Vol. W/K Spezifischer Lüftungswärmeverlust H V 0,190 * 814,4 = 155 Fenster Ausrichtung Reduktions- g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit faktor (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost O/W 0,567 * 0,60 * 20,50 * 155 = Süd S 0,567 * 0,60 * 11,30 * 270 = West O/W 0,567 * 0,60 * 34,20 * 155 = Nord N 0,567 * 0,60 * 2,60 * 100 = ,567 * * * = ,567 * * * = Solare Gewinne Q S Summe 4011 A N m³ kwh/a Innere Gewinne Q I 22,0 * 260,6 = 5733 Wärmegewinne Q G Freie Wärme Q F Q S + Q I = 9744 Bild 6: EnEV-Nachweis bei Erhöhung der PUR-Dämmstärke auf die des Standard- Dämmstoffes Jahres-Heizwärmebedarf Q h H T H V Q s Q i Q h'' W/K W/K kwh/a kwh/a kwh/a 66 ( 242, ,7 ) - 0,95 ( ) = ,0 Nebenanforderung Neubau: W/(m²K) W/(m²K) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' 0,389 Grenzwert 0,496 relativ zum Grenzwert 78% Hauptanforderung Neubau: Heizsystem: BW-Kombitherme 55/45 C, im beheizten Bereich, ohne Speicher, ohne Zirkulation Warmwasser: zentral Anlagenaufwandszahl (primärenergiebez.) nach DIN V : 1,294 Primärenergiebedarf Q P '' 100,3 Grenzwert 115,7 relativ zum Grenzwert 87% Institut Wohnen und Umwelt - August

13 - 8 - PUR-Dämmung im Neu- und Altbau Modellrechnungen zur neuen Energieeinsparverordnung

14 2 Niedrigenergiehaus-Standard im Neubau: Reihenendhaus Lutz/Roos Bild 7: Gartenhof-/Turmhauses Lutz/Roos Isometrie des Ensembles und des untersuchten Eckhauses Dieses Niedrigenergiehaus gehört zu den Preisträgern des IVPU-Architekturpreis 2000 ressource architektur. Es handelt sich um ein Gebäudekonzept von wahlweise Einzel- und Reihenhäusern, die auf einem quadratischen Raster von 6,30 m angeordnet werden können. Charakteristisch sind die dabei entstehenden Gartenhöfe und Dachterrassen. Beispielhaft soll hier der Haustyp 3 in Form eines Reihenendhauses betrachtet werden (Bild 7). Die beheizte Wohnfläche dieses Gebäudes beträgt 162 m² (Bild 8). Für Wände und Decken werden Dickholzelemente verwendet. Sie dienen als tragende sowie luftdichtende Schicht, die eingesetzten Dämmplatten werden jeweils auf der Außenseite angeordnet. Die an Außenluft grenzenden Decken sind entweder als Dachterrasse oder als Flachdach ausgebildet. Reihenendhaus Lutz/Roos: Flächen und Volumen Keller (unbeheizt) EG OG Gesamt gesamte Nutzfläche nach DIN ,4 m² 85,9 m² 48,7 m² 199,0 m² Wohnfläche nach II. Berechnungsverordnung (ohne Terrasse) 0,0 m² 98,7 m² 62,9 m² 161,6 m² Beheiztes Gebäude-Bruttovolumen nach EnEV 597,5 m³ Bild 8: Flächen und Volumen "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 191,2 m² A/V-Verhältnis 0,84 1/m - 9 -

15 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf Bild 9 gibt für die Regeldetails Schnittzeichnungen und Materialwahl wieder. Auch bei diesem Gebäude werden zwei Dämm-Varianten mit gleichen U-Werten aber unterschiedlichen Dämmstoffen gegenübergestellt: Standard-Dämmstoff mit Wärmeleitgruppen 035 und 040; Hochleistungsdämmstoff PUR-Hartschaum mit Wärmeleitgruppen 025 und 030. Durch die Verwendung von PUR-Hartschaum sind zwischen 4 und 12 cm schlankere Konstruktionen möglich. Dies macht sich bei gleichen Außenabmessungen in einer um 2,2 m² größeren Wohnfläche bemerkbar. Die wärmetechnische Qualität des Gebäudes ist in beiden Fällen gleich. Die Berechnung nach Energieeinsparverordnung (EnEV) zeigt Bild 10. Hier wurde das Heizperiodenbilanzverfahren nach DIN verwendet, unter Berücksichtigung einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und Erdreichwärmetauscher. Bezogen auf die Gebäudenutzfläche A N nach EnEV von 191,2 m² ergeben sich folgende Energiekennwerte: Heizwärmebedarf: Endenergiebedarf (Erdgas): 15,0 36,6 Primärenergiebedarf: 53,2 In den beiden letzten Werten ist auch die Warmwasserbereitung enthalten. Reihenendhaus Lutz/Roos: Gerin gere Konstruktionsstärken bei gleichem Wärmeschutz durch PUR-Hartschaum Standard-Dämmung PUR-Dämmung Flachdach ext. begrünt Außenwand Fußboden EG 1 Gipskarton 12,5 mm 2 Merk-Dickholzelement 160 mm Dämmplatte WLG 035 PUR-Dämmung WLG mm 300 mm 4 Bitumenbahn 5 Wolfin IB Sk 1,5 mm 6 Dränschicht 7 Substratschicht 50 mm d = 64 cm 52 cm U = 0,074 W/(m²K) 0,074 W/(m²K) 1 Gipskarton 12,5 mm 2 Merk-Dickholzelement 160 mm Dämmplatte WLG 035 PUR-Dämmung WLG mm 200 mm 4 Schalungsbahn diffusionsoffen 5 hinterlüftete Holzwerkstoffplatten d = 45 cm 41 cm U = 0,130 W/(m²K) 1 Parkett 22 mm 2 Gussasphalt auf Trennlage 30 mm 3 Trittschalldämmung WLG mm Dämmplatte WLG mm 5 Stahlbetondecke 180 mm d = 56 cm U = 0,116 W/(m²K) 0,130 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 45 cm 0,116 W/(m²K) Bild 9: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standarddämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen U-Werten

16 Der Primärenergiebedarf liegt um 57% unter dem nach EnEV für das gegebene A/V-Verhältnis zulässigen Wert. Auch die Anforderungen an den spezifischen Transmissionswärmeverlust werden erheblich unterschritten (53% unter Grenzwert). Das Gebäude hält die Grenzwerte für das KfW-Energiesparhaus 60 von 60 kwh Primärenergiebedarf pro m² A N ein. Damit hätte es Anspruch auf ein zinsverbilligtes Darlehen der Kreditanstalt für Wiederaufbau im Rahmen des gleichnamigen Förderprogramms. Jahresheizwärmebedarf - Heizperiodenverfahren nach DIN V : 2000 Randbedingungen gemäß EnEV EnEV-XL Lizenznehmer: Tobias Loga - Institut Wohnen und Umwelt Darmstadt Objekt: REH Lutz/Roos / Var. B / Datenstand: 05/2001 Kurz-Bezeichnung N4-B Gebäudetyp: EFH EFH/MFH Raumtemp. 19,0 C Anz.Vollgesch. 2,0 Heizgrenze: 10,0 C beheiztes Gebäudevolumen 597,5 m³ Anz.Wohneinh. 1,0 Gradtagszahlf. F Gt,O.N. 69,6 kkh/a "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 191,2 m² Wohnfläche: 161,6 m² Red.fakt. Nachtabs. f NA 0,95 A/V-Verhältnis 0,843 m -1 Fläche U-Wert Reduktionsfaktor F Gt Bauteile m² W/(m²K) kkh/a kwh/a 1. Außenwand 212,9 * 0,130 * 1,0 * 66,0 = Dach 119,1 * 0,074 * 1,0 * 66,0 = Fußboden EG 119,1 * 0,116 * 0,6 * 66,0 = Fenster 52,4 * 0,800 * 1,0 * 66,0 = * * * 66,0 = 6. * * * 66,0 = 7. * * * 66,0 = 8. * * * 66,0 = pauschaler Wärmebrückenzuschlag 503,5 * 0,050 * 1,0 * 66,0 = 1662 Jahres-Transmissionswärmeverluste Q T Summe 7387 Faktor beh. Geb.-Vol. m³ Luftvolumen V L 0,76 * 597,5 = 454,1 ankreuzen: x Nachweis Dichtheit (n 50 < 3 1/h; bei Lüftungsanlagen n 50 < 1,5 1/h) 1/h freie Lüftung (Fenster+Fugen): äquivalenter Luftwechsel n = natürl. Luftwechsel Abluftanlage x Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) n Anlage η WRG n x WRG im Anlagenteil berücksichtigt 1/h 1/h 1/h äquivalenter Luftwechsel n 0,40 * ( 1-0,87 ) + 0,20 = 0,252 V L n wirk c Luft G t m³ 1/h Wh/(m³K) kkh/a kwh/a Lüftungswärmeverluste Q L 454 * 0,252 * 0,34 * 66,0 = 2568 kwh/a kwh/a kwh/a Summe Wärmeverluste Q V = 9955 Q T Q L Bild 10: Nachweis nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für das Reihenendhaus Lutz/Roos bei Verwendung von Standard-Dämmstoff und PUR- Hartschaum mit gleichem U-Wert Fenster Ausrichtung Reduktions- g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit faktor (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost O/W 0,567 * 0,50 * 11,03 * 155 = Süd S 0,567 * 0,50 * 28,67 * 270 = West O/W 0,567 * 0,50 * 10,87 * 155 = Nord N 0,567 * 0,50 * 1,89 * 100 = ,567 * * * = ,567 * * * = Wärmeangebot Solarstrahlung Q S Summe 3210 spezif. interne Quellen V m²/m³ W/m² kh/a m³ kwh/a Interne Wärmequellen Q I 0,32 * 5,0 * 4,440 * 597,5 = 4245 Q' H Wärmegewinne Q G Freie Wärme Q F Q S + Q I = ,8 kwh/(m³a) Ausnutzungsgrad η kwh/a Q'' H Jahres-Heizwärmebedarf Q H 0,95 Q V - η * Q G = ,0 Nebenanforderung Neubau: W/(m²K) W/(m²K) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' 0,222 Grenzwert 0,478 relativ zum Grenzwert 47% Hauptanforderung Neubau: Heizsystem: BW-Kombitherme 55/45 C, im beheizten Bereich, ohne Speicher, ohne Zirkulation + Warmwasser: zentral Anlagenaufwandszahl (primärenergiebez.) nach DIN V : 1,933 Primärenergiebedarf Q P '' 53,2 Grenzwert 123,3 relativ zum Grenzwert 43% Institut Wohnen und Umwelt - Juli

17 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke Auch bei diesem Gebäude wird die Energieeinsparung durch PUR bei gleicher Dämmstärke ermittelt. Da bei der Ausgangsvariante bereits sehr gute U-Werte erreicht wurden (Bild 9), wird anders als beim Einfamilienhaus Paderborn die PUR-Dämmstärke festgehalten und die des Standard-Dämmstoffes entsprechend auf den gleichen Wert reduziert. Die bei gleichen Konstruktionsstärken so jeweils erreichten U-Werte zeigt Bild 11. Die durch Einsatz von PUR-Hartschaum erzielte Minderung des Transmissionswärmeverlustes beträgt für das Dach 26%, für die Außenwand 12% und für den Erdgeschossfußboden 31%. Der Jahresheizwärmebedarf nach EnEV kann durch PUR-Hartschaum von 18,7 auf 15,0 kwh pro m² Gebäudenutzfläche A N reduziert werden also um ca. 20% (EnEV-Nachweis für PUR-Variante in Bild 10, für Standard-Dämmstoff gleicher Dicke in Bild 12). Durch die PUR-Variante können damit jährlich 700 kwh Brennstoff eingespart werden, wodurch sich die Heizkosten bei einem Energiepreis von 40 Euro/MWh um ca. 30 Euro jährlich reduzieren. Über einen Betrachtungszeitraum von 30 Jahren ergibt sich bei real gleich bleibenden Energiepreisen ein Barwert für die Einsparung von ca. 850 Euro. Reihenendhaus Lutz/Roos: Besserer Wärmeschutz bei gleicher Konstruktionsstärke durch PUR-Hartschaum Standard-Dämmung PUR-Dämmung Flachdach ext. begrünt Außenwand Fußboden EG 1 Gipskarton 12,5 mm 2 Merk-Dickholzelement 160 mm Dämmplatte WLG 035 PUR-Dämmung WLG mm 300 mm 4 Bitumenbahn 5 Wolfin IB Sk 1,5 mm 6 Dränschicht 7 Substratschicht 50 mm d = 52 cm 52 cm U = 0,100 W/(m²K) 0,074 W/(m²K) 1 Gipskarton 12,5 mm 2 Merk-Dickholzelement 160 mm Dämmplatte WLG 035 PUR-Dämmung WLG mm 200 mm 4 Schalungsbahn diffusionsoffen 5 hinterlüftete Holzwerkstoffplatten d = 45 cm 41 cm U = 0,148 W/(m²K) 1 Parkett 22 mm 2 Gussasphalt auf Trennlage 30 mm 3 Trittschalldämmung WLG mm Dämmplatte WLG mm 5 Stahlbetondecke 180 mm d = 45 cm U = 0,169 W/(m²K) 0,130 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 45 cm 0,116 W/(m²K) Bild 11: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standard- Dämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen Dämmstärken

18 Jahresheizwärmebedarf - Heizperiodenverfahren nach DIN V : 2000 Randbedingungen gemäß EnEV EnEV-XL Lizenznehmer: Tobias Loga - Institut Wohnen und Umwelt Darmstadt Objekt: REH Lutz/Roos / Var. D / Datenstand: 05/2001 Kurz-Bezeichnung N4-D Gebäudetyp: EFH EFH/MFH Raumtemp. 19,0 C Anz.Vollgesch. 2,0 Heizgrenze: 10,0 C beheiztes Gebäudevolumen 597,5 m³ Anz.Wohneinh. 1,0 Gradtagszahlf. F Gt,O.N. 69,6 kkh/a "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 191,2 m² Wohnfläche: 161,6 m² Red.fakt. Nachtabs. f NA 0,95 A/V-Verhältnis 0,843 m -1 Fläche U-Wert Reduktionsfaktor F Gt Bauteile m² W/(m²K) kkh/a kwh/a 1. Außenwand 212,9 * 0,148 * 1,0 * 66,0 = Dach 119,1 * 0,100 * 1,0 * 66,0 = Fußboden EG 119,1 * 0,169 * 0,6 * 66,0 = Fenster 52,4 * 0,800 * 1,0 * 66,0 = * * * 66,0 = 6. * * * 66,0 = 7. * * * 66,0 = 8. * * * 66,0 = pauschaler Wärmebrückenzuschlag 503,5 * 0,050 * 1,0 * 66,0 = 1662 Jahres-Transmissionswärmeverluste Q T Summe 8094 Faktor beh. Geb.-Vol. m³ Luftvolumen V L 0,76 * 597,5 = 454,1 ankreuzen: x Nachweis Dichtheit (n 50 < 3 1/h; bei Lüftungsanlagen n 50 < 1,5 1/h) 1/h freie Lüftung (Fenster+Fugen): äquivalenter Luftwechsel n = natürl. Luftwechsel Abluftanlage x Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) n Anlage η WRG n x WRG im Anlagenteil berücksichtigt 1/h 1/h 1/h äquivalenter Luftwechsel n 0,40 * ( 1-0,87 ) + 0,20 = 0,252 V L n wirk c Luft G t m³ 1/h Wh/(m³K) kkh/a kwh/a Lüftungswärmeverluste Q L 454 * 0,252 * 0,34 * 66,0 = 2568 kwh/a kwh/a kwh/a Summe Wärmeverluste Q V = Q T Q L Bild 12: EnEV-Nachweis für das Reihenendhaus Lutz/Roos mit Standard- Dämmstoff und gleichen Dämmstärken wie PUR- Hartschaum. Der Heizwärmebedarf der PUR- Variante liegt um 20% niedriger (siehe Bild 10: 15 ). Fenster Ausrichtung Reduktions- g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit faktor (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost O/W 0,567 * 0,50 * 11,03 * 155 = Süd S 0,567 * 0,50 * 28,67 * 270 = West O/W 0,567 * 0,50 * 10,87 * 155 = Nord N 0,567 * 0,50 * 1,89 * 100 = ,567 * * * = ,567 * * * = Wärmeangebot Solarstrahlung Q S Summe 3210 spezif. interne Quellen m²/m³ W/m² kh/a m³ kwh/a Interne Wärmequellen Q I 0,32 * 5,0 * 4,440 * 597,5 = 4245 Q' H Wärmegewinne Q G Freie Wärme Q F Q S + Q I = ,0 Ausnutzungsgrad η kwh/a Q'' H Jahres-Heizwärmebedarf Q H 0,95 Q V - η * Q G = ,7 Nebenanforderung Neubau: W/(m²K) W/(m²K) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' 0,244 Grenzwert 0,478 relativ zum Grenzwert 51% V kwh/(m³a) Hauptanforderung Neubau: Heizsystem: BW-Kombitherme 55/45 C, im beheizten Bereich, ohne Speicher, ohne Zirkulation + Warmwasser: zentral Anlagenaufwandszahl (primärenergiebez.) nach DIN V : 1,835 Primärenergiebedarf Q P '' 57,3 Grenzwert 123,3 relativ zum Grenzwert 46% Institut Wohnen und Umwelt - Juli

19 PUR-Dämmung im Neu- und Altbau Modellrechnungen zur neuen Energieeinsparverordnung

20 3 Passivhaus-Standard im Neubau: Einfamilienhaus Schorndorf Bild 13: Ost- und Südansicht des Passivhaus Schorndorf Bei dem Passivhaus handelt es sich um ein dreigeschossiges Einfamilienhaus mit Satteldach. Das Haus steht an einem Südhang, der Nordteil des Erdgeschosses grenzt an Erdreich. Das Erdgeschoss wird als Bürofläche genutzt, das Dachgeschoss ist ausgebaut. Aufgrund der Vorgaben des Bebauungsplanes ist die Schmalseite des Gebäudes nach Süden ausgerichtet. Bild 13 zeigt zur Orientierung zwei Fassadenansichten, eine Aufstellung der Wohn- und Nutzflächen kann Bild 14 entnommen werden. Einfamilienhaus Schorndorf: Flächen und Volumen EG 1. OG 2. OG DG Gesamt gesamte Nutzfläche nach DIN ,5 m² 71,8 m² 70,5 m² 31,9 m² 237,6 m² Wohnfläche nach II. Berechnungsverordnung (ohne Balkon) 64,4 m² 71,8 m² 70,5 m² 31,9 m² 238,5 m² Beheiztes Gebäude-Bruttovolumen nach EnEV 818,7 m³ Bild 14: Flächen und Volumen "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 262,0 m² A/V-Verhältnis 0,69 1/m

21 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf Einfamilienhaus Schorndorf: Geringere Konstruktionsstärke bei gleichem Wärmeschutz durch PUR-Hartschaum Standard-Dämmung PUR-Dämmung Dach Außenwand OG Außenwand EG Fußboden EG Sparren, 200 x 80 mm Zwischensparrendämmung 1 WLG mm 2 OSB-Platte, 21 mm 3 PE-Folie {Skizze} 4 Dämmplatte WLG mm 5 Lattung + Konterlattung, 24 x 48 mm 6 Dachziegel d = 48 cm 38 cm U = 0,098 W/(m²K) 1 Gipskarton 20 mm 2 Lattung 24 x 48 mm 3 PE-Folie 4 Merk Dickholz 85 mm 5 Dämmung WLG mm 6 Lattung + Konterlattung 24 x 48 mm 7 vorgehängte Holzfassade d = 42 cm 36 cm U = 0,124 W/(m²K) 1 Putz 2 Beton-Wand B mm 3 Dämmung WLG mm 4 Lattung + Konterlattung 24 x 48 mm 5 vorgehängte Holzfassade d = 51 cm 45 cm U = 0,125 W/(m²K) Zwischensparrendämmung PUR WLG mm PUR-Dämmung WLG mm 0,098 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 0,124 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 0,125 W/(m²K) 1 Parkett 22 mm 2 Estrich (schwimmend) 60 mm 3 zweilagige PE-Folie Trittschalld. WLG 045 Trittschalld. WLG mm 20 mm 5 PE-Folie 6 Beton-Platte B mm Dämmung WLG mm d = 47 cm U = 0,157 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 44 cm 0,157 W/(m²K) Bild 15 gibt für die Regeldetails Schnittzeichnungen und Materialwahl wieder. Durch die Verwendung des Hochleistungsdämmstoffes PUR-Hartschaum mit Wärmeleitgruppen (WLG) 025 und 030 werden im Vergleich zu Standard-Dämmstoffen mit WLG 035 und 040 um bis zu 10 cm schlankere Konstruktionen möglich. Dies macht sich bei gleichen Außenabmessungen in einer um knapp 10 m² größeren Wohnfläche bemerkbar. Die wärmetechnische Qualität des Gebäudes ist in beiden Fällen gleich. Die Berechnung nach Energieeinsparverordnung (EnEV) gibt Bild 16 wieder. Verwendet wurde das Heizperiodenbilanzverfahren nach DIN V unter Berücksichtigung einer Lüftungsanlage nach DIN V mit Wärmerückgewinnung und Erdreichwärmetauscher. Bild 15: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standarddämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen U-Werten

22 Bezogen auf die Gebäudenutzfläche A N nach EnEV von 262 m² ergeben sich folgende Energiekennwerte: Heizwärmebedarf: 10,8 Endenergiebedarf (Erdgas): 31,3 Primärenergiebedarf: 46,3 In den beiden letzten Werten ist auch die Warmwasserbereitung enthalten. Der Primärenergiebedarf liegt um 58% unter dem nach EnEV für das gegebene A/V-Verhältnis zulässigen Wert. Auch die Anforderungen an den spezifischen Transmissionswärmeverlust werden erheblich unterschritten (45% unter Grenzwert). Jahresheizwärmebedarf - Heizperiodenverfahren nach DIN V : 2000 Randbedingungen gemäß EnEV EnEV-XL Lizenznehmer: Tobias Loga - Institut Wohnen und Umwelt Darmstadt Objekt: EFH Schorndorf / Var. B / Datenstand 08/2001 Kurz-Bezeichnung N3-B Gebäudetyp: EFH EFH/MFH Raumtemp. 19,0 C Anz.Vollgesch. 3,0 Heizgrenze: 10,0 C beheiztes Gebäudevolumen 818,7 m³ Anz.Wohneinh. 1,0 Gradtagszahlf. F Gt,O.N. 69,6 kkh/a "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 262,0 m² Wohnfläche: 238,5 m² Red.fakt. Nachtabs. f NA 0,95 A/V-Verhältnis 0,689 m -1 Fläche U-Wert Reduktionsfaktor F Gt Bauteile m² W/(m²K) kkh/a kwh/a 1. Außenwand EG gegen Erdreich 40,3 * 0,149 * 0,6 * 66,0 = Außenwand EG gegen Außenluft 51,3 * 0,125 * 1,0 * 66,0 = Außenwand 1.+2.OG 171,1 * 0,124 * 1,0 * 66,0 = Dach 118,7 * 0,098 * 1,0 * 66,0 = Fußboden gegen Erdreich 81,8 * 0,157 * 0,6 * 66,0 = Fenster 100,9 * 0,800 * 1,0 * 66,0 = * * * 66,0 = 8. * * * 66,0 = pauschaler Wärmebrückenzuschlag 564,1 * 0,050 * 1,0 * 66,0 = 1862 Jahres-Transmissionswärmeverluste Q T Summe Faktor beh. Geb.-Vol. m³ Luftvolumen V L 0,80 * 818,7 = 655,0 ankreuzen: x Nachweis Dichtheit (n 50 < 3 1/h; bei Lüftungsanlagen n 50 < 1,5 1/h) 1/h freie Lüftung (Fenster+Fugen): äquivalenter Luftwechsel n = natürl. Luftwechsel Abluftanlage x Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) n Anlage η WRG n x WRG im Anlagenteil berücksichtigt 1/h 1/h 1/h äquivalenter Luftwechsel n 0,40 * ( 1-0,87 ) + 0,20 = 0,252 V L n wirk c Luft G t m³ 1/h Wh/(m³K) kkh/a kwh/a Lüftungswärmeverluste Q L 655 * 0,252 * 0,34 * 66,0 = 3704 kwh/a kwh/a kwh/a Summe Wärmeverluste Q V = Q T Q L Bild 16: Nachweis nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für das EFH Schorndorf bei Verwendung von Standard- Dämmstoff und PUR-Hartschaum mit gleichem U-Wert Fenster Ausrichtung Reduktions- g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit faktor (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost O/W 0,567 * 0,58 * 25,06 * 155 = Süd S 0,567 * 0,58 * 36,80 * 270 = West O/W 0,567 * 0,58 * 20,01 * 155 = Nord N 0,567 * 0,58 * 19,10 * 100 = ,567 * * * = ,567 * * * = Wärmeangebot Solarstrahlung Q S Summe 6193 spezif. interne Quellen V m²/m³ W/m² kh/a m³ kwh/a Interne Wärmequellen Q I 0,32 * 5,0 * 4,440 * 818,7 = 5816 Q' H Wärmegewinne Q G Freie Wärme Q F Q S + Q I = ,4 Ausnutzungsgrad η kwh/a Q'' H Jahres-Heizwärmebedarf Q H 0,95 Q V - η * Q G = ,8 Nebenanforderung Neubau: W/(m²K) W/(m²K) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' 0,283 Grenzwert 0,518 relativ zum Grenzwert 55% kwh/(m³a) Hauptanforderung Neubau: Heizsystem: BW-Kombitherme 55/45 C, im beheizten Bereich, ohne Speicher, ohne Zirkulation + Warmwasser: zentral Anlagenaufwandszahl (primärenergiebez.) nach DIN V : 1,989 Primärenergiebedarf Q P '' 46,3 Grenzwert 110,0 relativ zum Grenzwert 42% Institut Wohnen und Umwelt - Juli

23 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke Vergleicht man die beiden Dämmstoffvarianten unter der Vorgabe, dass die Konstruktionen gleiche Stärke aufweisen sollen, kommt man zu den Bild 17 dargestellten U-Werten. Wie beim Reihenendhaus Lutz/Roos dient auch hier die Dicke der PUR-Dämmung (Bild 15) als Ausgangsbasis. Durch Einsatz von PUR-Hartschaum kann gegenüber einer Standard-Dämmung gleicher Dicke der Transmissionswärmeverlust für das Dach um 27%, für die Außenwand um 33% und für den Erdgeschossfußboden um 12% reduziert werden. Der Jahresheizwärmebedarf nach EnEV kann durch PUR-Hartschaum von 15,9 auf 10,8 kwh pro m² Gebäudenutzfläche A N reduziert werden also um 68% (EnEV-Nachweis für PUR-Variante in Bild 16, für Standard-Dämmstoff gleicher Dicke in Bild 18). Einfamilienhaus Schorndorf: Besserer Wärmeschutz bei gleicher Konstruktionsstärke durch PUR-Hartschaum Standard-Dämmung PUR-Dämmung Dach Außenwand OG Außenwand EG Fußboden EG Sparren, 200 x 80 mm Zwischensparrendämmung 1 WLG mm 2 OSB-Platte, 21 mm 3 PE-Folie {Skizze} 4 Dämmplatte WLG mm 5 Lattung + Konterlattung, 24 x 48 mm 6 Dachziegel d = 38 cm 38 cm U = 0,134 W/(m²K) 1 Gipskarton 20 mm 2 Lattung 24 x 48 mm 3 PE-Folie 4 Merk Dickholz 85 mm 5 Dämmung WLG mm 6 Lattung + Konterlattung 24 x 48 mm 7 vorgehängte Holzfassade d = 36 cm 36 cm U = 0,181 W/(m²K) 1 Putz 2 Beton-Wand B mm 3 Dämmung WLG mm 4 Lattung + Konterlattung 24 x 48 mm 5 vorgehängte Holzfassade d = 45 cm 45 cm U = 0,191 W/(m²K) Zwischensparrendämmung PUR WLG mm PUR-Dämmung WLG mm 0,098 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 0,124 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 0,125 W/(m²K) 1 Parkett 22 mm 2 Estrich (schwimmend) 60 mm 3 zweilagige PE-Folie Trittschalld. WLG 045 Trittschalld. WLG mm 20 mm 5 PE-Folie 6 Beton-Platte B mm Dämmung WLG mm d = 44 cm U = 0,178 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 44 cm 0,157 W/(m²K) Bild 17: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standard- Dämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen Dämmstärken

24 Gegenüber der Variante mit Standard-Dämmung spart das PUR-Passivhaus bei gleichen Wandstärken jährlich 1400 kwh Brennstoff ein, wodurch sich die Heizkosten bei einem Preis von 40 Euro/MWh um ca. 54 Euro jährlich reduzieren. Über einen Betrachtungszeitraum von 30 Jahren ergibt sich bei real gleich bleibenden Energiepreisen ein Barwert für die Einsparung von ca Euro. Jahresheizwärmebedarf - Heizperiodenverfahren nach DIN V : 2000 Randbedingungen gemäß EnEV EnEV-XL Lizenznehmer: Tobias Loga - Institut Wohnen und Umwelt Darmstadt Objekt: EFH Schorndorf / Var. D / Datenstand 08/2001 Kurz-Bezeichnung N3-D Gebäudetyp: EFH EFH/MFH Raumtemp. 19,0 C Anz.Vollgesch. 3,0 Heizgrenze: 10,0 C beheiztes Gebäudevolumen 818,7 m³ Anz.Wohneinh. 1,0 Gradtagszahlf. F Gt,O.N. 69,6 kkh/a "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 262,0 m² Wohnfläche: 238,5 m² Red.fakt. Nachtabs. f NA 0,95 A/V-Verhältnis 0,689 m -1 Fläche U-Wert Reduktionsfaktor F Gt Bauteile m² W/(m²K) kkh/a kwh/a 1. Außenwand EG gegen Erdreich 40,3 * 0,231 * 0,6 * 66,0 = Außenwand EG gegen Außenluft 51,3 * 0,191 * 1,0 * 66,0 = Außenwand 1.+2.OG 171,1 * 0,181 * 1,0 * 66,0 = Dach 118,7 * 0,134 * 1,0 * 66,0 = Fußboden gegen Erdreich 81,8 * 0,178 * 0,6 * 66,0 = Fenster 100,9 * 0,800 * 1,0 * 66,0 = * * * 66,0 = 8. * * * 66,0 = pauschaler Wärmebrückenzuschlag 564,1 * 0,050 * 1,0 * 66,0 = 1862 Jahres-Transmissionswärmeverluste Q T Summe Faktor beh. Geb.-Vol. m³ Luftvolumen V L 0,80 * 818,7 = 655,0 ankreuzen: x Nachweis Dichtheit (n 50 < 3 1/h; bei Lüftungsanlagen n 50 < 1,5 1/h) 1/h freie Lüftung (Fenster+Fugen): äquivalenter Luftwechsel n = natürl. Luftwechsel Abluftanlage x Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) n Anlage η WRG n x WRG im Anlagenteil berücksichtigt 1/h 1/h 1/h äquivalenter Luftwechsel n 0,40 * ( 1-0,87 ) + 0,20 = 0,252 V L n wirk c Luft G t m³ 1/h Wh/(m³K) kkh/a kwh/a Lüftungswärmeverluste Q L 655 * 0,252 * 0,34 * 66,0 = 3704 Q T Q L kwh/a kwh/a kwh/a Summe Wärmeverluste Q V = Bild 18: Nachweis nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für das EFH Schorndorf mit Standard- Dämmstoff und gleichen Dämmstärken wie PUR- Hartschaum. Der Heizwärmebedarf ist fast 50% höher als bei PUR (siehe Bild 16) Fenster Ausrichtung Reduktions- g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit faktor (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost O/W 0,567 * 0,58 * 25,06 * 155 = Süd S 0,567 * 0,58 * 36,80 * 270 = West O/W 0,567 * 0,58 * 20,01 * 155 = Nord N 0,567 * 0,58 * 19,10 * 100 = ,567 * * * = ,567 * * * = Wärmeangebot Solarstrahlung Q S Summe 6193 spezif. interne Quellen m²/m³ W/m² kh/a m³ kwh/a Interne Wärmequellen Q I 0,32 * 5,0 * 4,440 * 818,7 = 5816 Q' H Wärmegewinne Q G Freie Wärme Q F Q S + Q I = ,1 Ausnutzungsgrad η kwh/a Q'' H Jahres-Heizwärmebedarf Q H 0,95 Q V - η * Q G = ,9 Nebenanforderung Neubau: W/(m²K) W/(m²K) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' 0,319 Grenzwert 0,518 relativ zum Grenzwert 62% V kwh/(m³a) Hauptanforderung Neubau: Heizsystem: BW-Kombitherme 55/45 C, im beheizten Bereich, ohne Speicher, ohne Zirkulation + Warmwasser: zentral Anlagenaufwandszahl (primärenergiebez.) nach DIN V : 1,830 Primärenergiebedarf Q P '' 52,0 Grenzwert 110,0 relativ zum Grenzwert 47% Institut Wohnen und Umwelt - Juli

25 Das mit PUR-Hartschaum gedämmte Einfamilienhaus Schorndorf hält das Passivhaus-Kriterium ein (Heizwärmebedarf < 15 kwh pro m² beheizter Wohnfläche). Der mit der Passivhaus-Vorprojektierung (PHVP) des Passivhaus-Instituts erzielte Energiekennwert liegt bei 14,7 kwh pro m² beheizter Wohnfläche (siehe Bild 19). Damit hätte das Gebäude Anspruch auf ein zinsverbilligtes Darlehen der Kreditanstalt für Wiederaufbau mit gegenüber dem KfW-Energiesparhaus 60 noch einmal verbesserten Konditionen (für Passivhäuser identisch mit denen des KfW-Energiesparhaus 40 ). Passivhaus-Vorprojektierung E N E R G I E K E N N W E R T H E I Z W Ä R M E Objekt: N3-B Gebäudetyp/Nutzung: Wohnen Standort: Deutschland Energiebezugsfläche A EB : 238,5 m² pro m² Fläche U-Wert Reduktionsfaktor f t G t Energie- Bauteile m² W/(m²K) kkh/a kwh/a bezugsfläche 1. Außenwand EG gegen Erdreic 40,3 * 0,149 * 0,5 * 84 = Außenwand EG gegen Außenlu 51,3 * 0,125 * 1,0 * 84 = Außenwand 1.+2.OG 171,1 * 0,124 * 1,0 * 84 = Dach 118,7 * 0,098 * 1,0 * 84 = Fußboden gegen Erdreich 81,8 * 0,157 * 0,5 * 84 = Fenster 100,9 * 0,800 * 1,0 * 84 = * * * 84 = 8. * * * 84 = 9. Abzug vorbelegte Fenster -101,0 * 0,800 * 1,0 * 84 = Fenster 101,0 * 0,8 * 1,0 * 84 = 6785 x wärmebrückenfrei konstruiert Länge [m] Ψ-Wert [W/(mK)] Wärmebrücken 185,2643 * -0,01 * 1,0 * 84 = -156 Transmissionswärmeverluste Q T Summe ,9 A EB lichte Raumhöhe m² m m³ Lüftungsanlage: wirksames Luftvolumen V L 238,5 * 2,50 = 596 Wärmebereitstellungsgrad η WRG 80% des Plattenwärmetauschers Wärmebereitstellungsgrad Wärmebereitstellungsgrad des η EWT 35% n L,Anlage Φ WRG n L,Infiltr. Erdreichwärmetauschers 1/h 1/h 1/h energetisch wirksamer Luftwechsel n L 0,40 * (1-0,87 ) + 0,042 = 0,094 n L c Luft G t m³ 1/h Wh/(m³K) kkh/a kwh/a Lüftungswärmeverluste Q L 596 * 0,094 * 0,33 * 84 = ,5 Reduktionsfaktor Q T Q L Nacht-/WochenendkWh/a kwh/a absenkung kwh/a Summe Wärmeverluste Q V ( ) * 1,0 = ,4 Ausrichtung Reduktionsfaktor g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit der Fläche (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost 0,45 * 0,58 * 45,1 * 220 = Süd 0,45 * 0,58 * 36,8 * 370 = West 0,45 * #NV * * 230 = 4. Nord 0,45 * 0,58 * 19,1 * 140 = Horizontal 0,45 * #NV * * 360 = Wärmeangebot Solarstrahlung Q S Summe ,7 Länge Heizzeit spezif. Leistung q I A EB kh/d d/a W/m² m² kwh/a Interne Wärmequellen Q I 0,024 * 225 * 2,1 * 238,5035 = ,3 kwh/a Freie Wärme Q F Q S + Q I = ,0 Verhältnis Freie Wärme zu Verlusten Q F / Q V = 0,778 Nutzungsgrad Wärmegewinne η G (1 - ( Q F / Q V ) 5 ) / (1 - ( Q F / Q V ) 6 ) = 0,919 kwh/a Wärmegewinne Q G η G * Q F = ,8 Heizwärmebedarf Q H Q V - Q G = ,7 kwh/a (ja/nein) Passivhaus-Kriterium 15 Anforderung erfüllt? ja Bild 19: Nachweis nach Passivhaus- Vorprojektierung (PHVP) des Passivhaus-Instituts für das EFH Schorndorf mit PUR- Hartschaum- Dämmung

26 Legt man gleiche Konstruktionsdicken (und entsprechend gleiche Wohnflächen) zu Grunde, so lässt sich das Passivhaus-Niveau mit Standard-Dämmstoffen der WLG 035 bzw. 040 nicht halten. Der Heizwärme- Kennwert nach Passivhaus-Vorprojektierung von 20,6 überschreitet das Passivhaus-Kritrium um fast 40% (Bild 20). Passivhaus-Vorprojektierung E N E R G I E K E N N W E R T H E I Z W Ä R M E Objekt: N3-D Gebäudetyp/Nutzung: Wohnen Standort: Deutschland Energiebezugsfläche A EB : 238,5 m² pro m² Fläche U-Wert Reduktionsfaktor f t G t Energie- Bauteile m² W/(m²K) kkh/a kwh/a bezugsfläche 1. Außenwand EG gegen Erdrei 40,3 * 0,231 * 0,5 * 84 = Außenwand EG gegen Außenlu 51,3 * 0,191 * 1,0 * 84 = Außenwand 1.+2.OG 171,1 * 0,181 * 1,0 * 84 = Dach 118,7 * 0,134 * 1,0 * 84 = Fußboden gegen Erdreich 81,8 * 0,178 * 0,5 * 84 = Fenster 100,9 * 0,800 * 1,0 * 84 = * * * 84 = 8. * * * 84 = 9. Abzug vorbelegte Fenster -101,0 * 0,800 * 1,0 * 84 = Fenster 101,0 * 0,8 * 1,0 * 84 = 6785 x wärmebrückenfrei konstruiert Länge [m] Ψ-Wert [W/(mK)] Wärmebrücken 185,2643 * -0,01 * 1,0 * 84 = -156 Transmissionswärmeverluste Q T Summe ,9 A EB lichte Raumhöhe m² m m³ Lüftungsanlage: wirksames Luftvolumen V L 238,5 * 2,50 = 596 Wärmebereitstellungsgrad η WRG 80% des Plattenwärmetauschers Wärmebereitstellungsgrad Wärmebereitstellungsgrad des η EWT 35% n L,Anlage Φ WRG n L,Infiltr. Erdreichwärmetauschers 1/h 1/h 1/h energetisch wirksamer Luftwechsel n L 0,40 * (1-0,87 ) + 0,042 = 0,094 n L c Luft G t m³ 1/h Wh/(m³K) kkh/a kwh/a Lüftungswärmeverluste Q L 596 * 0,094 * 0,33 * 84 = ,5 Reduktionsfaktor Q T Q L Nacht-/WochenendkWh/a kwh/a absenkung kwh/a Summe Wärmeverluste Q V ( ) * 1,0 = ,5 Ausrichtung Reduktionsfaktor g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit der Fläche (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost 0,45 * 0,58 * 45,1 * 220 = Süd 0,45 * 0,58 * 36,8 * 370 = West 0,45 * #NV * * 230 = 4. Nord 0,45 * 0,58 * 19,1 * 140 = Horizontal 0,45 * #NV * * 360 = Wärmeangebot Solarstrahlung Q S Summe ,7 Länge Heizzeit spezif. Leistung q I A EB kh/d d/a W/m² m² kwh/a Interne Wärmequellen Q I 0,024 * 225 * 2,1 * 238,5035 = ,3 Bild 20: Nachweis gemäß PHVP für das EFH Schorndorf mit Standard- Dämmung kwh/a Freie Wärme Q F Q S + Q I = ,0 Verhältnis Freie Wärme zu Verlusten Q F / Q V = 0,685 Nutzungsgrad Wärmegewinne η G (1 - ( Q F / Q V ) 5 ) / (1 - ( Q F / Q V ) 6 ) = 0,947 kwh/a Wärmegewinne Q G η G * Q F = ,9 Heizwärmebedarf Q H Q V - Q G = ,6 kwh/a (ja/nein) Passivhaus-Kriterium 15 Anforderung erfüllt? nein

27 PUR-Dämmung im Neu- und Altbau Modellrechnungen zur neuen Energieeinsparverordnung

28 4 Energetische Modernisierung eines Altbaus mit Innendämmung: Mehrfamilienhaus Frechen Bild 21: Grundriss Obergeschoss und Schnitt Bei dem Gebäude handelt es sich um ein bestehendes Mehrfamilienhaus, Baujahr Die 184 m² beheizte Wohnfläche verteilen sich auf zwei Vollgeschosse und ein ausgebautes Dachgeschoss. An die Giebelwände schließt sich jeweils Nachbarbebauung an. Im Zuge einer Wohnungsmodernisierung wurden nachträglich die Fenster erneuert, die Außenwände mit einer Innendämmung versehen, die Kellerdecke und die Decke der Durchfahrt von unten gedämmt sowie die Dachflächen von der Raumseite gedämmt. Mehrfamilienhaus Frechen: Flächen und Volumen Keller (unbeheizt) EG OG DG Gesamt gesamte Nutzfläche* nach DIN ,9 m² 48,2 m² 73,9 m² 61,6 m² 257,6 m² Wohnfläche* nach II. Berechnungsverordnung (ohne Balkon) 0,0 m² 48,2 m² 73,9 m² 61,6 m² 183,7 m² Beheiztes Gebäude-Bruttovolumen nach EnEV 758,5 m³ Bild 22: Flächen und Volumen "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 242,7 m² A/V-Verhältnis 0,50 1/m *) vor Anbringung der Innendämmung

29 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Gewinn an Wohnfläche bei gleichem Energiebedarf Durch die Verwendung von Hochleistungsdämmstoff PUR-Hartschaum mit Wärmeleitgruppen (WLG) 025 und 030 werden im Vergleich zu Standard-Dämmstoffen mit WLG 040 deutlich geringere Dämmstärken möglich (siehe Bild 23). Bei der hier im Wand- und Dachbereich durchgeführten raumseitigen Dämmung ist der Verlust an Nutzvolumen dadurch geringer. Während im Falle der Standard-Dämmung 5,2 m² Wohnfläche verloren gehen, sind dies für die PUR-Platten nur 4,1 m². Die wärmetechnische Qualität des sanierten Gebäudes ist in beiden Fällen gleich. Bild 24 zeigt den Nachweis nach Energieeinsparverordnung ( Vereinfachtes Verfahren nach EnEV). Bezogen auf die Gebäudenutzfläche A N nach EnEV von 242,7 m² ergeben sich folgende Energiekennwerte: Heizwärmebedarf: Endenergiebedarf (Erdgas): 50,8 81,2 Primärenergiebedarf: 97,1 In den beiden letzten Werten ist auch die Warmwasserbereitung enthalten. Mehrfamilienhaus Frechen (Altbau): Geringere Konstruktionsstärken bei gleichem Wärmeschutz durch PUR-Hartschaum Standard-Dämmung PUR-Dämmung Steildach Außenwand Kellerdecke / Decke Durchfahrt 1 Gipskarton 12,5 mm 2 Lattung / Luftschicht Dämmplatte WLG 040 PUR-Dämmung WLG mm 110 mm 4 Sparren 160 mm / Luftschicht 5 Unterspannbahn 6 Lattung und Konterlattung 7 Dachziegel d = 37 cm 31 cm U = 0,200 W/(m²K) 0,200 W/(m²K) 1 Gipskarton 12,5 mm Dämmplatte WLG 040 PUR-Dämmung WLG mm 80 mm 3 Gipsputz 10 mm 4 Hohlblocksteine 240 mm 5 Außenputz 20 mm d = 39 cm 36 cm U = 0,308 W/(m²K) 1 Zementestrich 40 mm 2 Trittschalldämmung WLG mm 4 Stahlbetondecke 160 mm Dämmplatte WLG mm d = 36 cm U = 0,228 W/(m²K) 0,308 W/(m²K) PUR-Dämmung WLG mm 31 cm 0,228 W/(m²K) Bild 23: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standard-Dämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen U-Werten

30 Der Primärenergiebedarf liegt in beiden Fällen um 28%, der spezifische Transmissionswärmeverlust um 52% unter dem nach EnEV für umfassende Sanierungen vorgesehenen Grenzwert (1,4 x Neubau-Grenzwert). Es werden fast die Neubau-Grenzwerte der EnEV erreicht. EnEV-Nachweis - vereinfachtes Verfahren Berechnung nach DIN : 2000 Anhang D EnEV-XL Lizenznehmer: Tobias Loga - Institut Wohnen und Umwelt Darmstadt Objekt: MFH Frechen / Var. B / Datenstand: 05/2001 Kurz-Bezeichnung A1-B Raumtemp. 19,0 C A/V-Verhältnis 0,496 m -1 beheiztes Gebäudevolumen 758,5 m³ Wohnfläche: 179,6 m² "Gebäudenutzfläche" A N nach EnEV 242,7 m² Bild 24: Nachweis nach Energieeinsparverordnung (EnEV) für das MFH Frechen bei Verwendung von Standard- Dämmstoff oder PUR-Hartschaum mit gleichem U-Wert (im Berechnungsblatt dargestellte Grenzwerte = Neubau-Anforderungen; der zulässige Primärenergiebedarf für die wärmetechnische Modernisierung von Altbauten liegt für das vorliegende A/V-Verhältnis bei 134 ) Fläche U-Wert Reduktionsfaktor Bauteile m² W/(m²K) W/K 1. Außenwand 100,6 * 0,308 * 1,0 = Dach 122,2 * 0,200 * 1,0 = Dach Gauben 11,8 * 0,409 * 1,0 = 5 4. Wand Gauben 3,3 * 0,409 * 1,0 = 1 5. Decke Durchfahrt 30,8 * 0,228 * 1,0 = 7 6. Kellerdecke 70,3 * 0,228 * 0,6 = Fenster 37,3 * 1,500 * 1,0 = * * = pauschaler Wärmebrückenzuschlag 376,3 * 0,05 * 1,0 = 19 Spezifischer Transmissionswärmeverlust H T Summe 153 ankreuzen: Nachweis Dichtheit (n 50 < 3 1/h; bei Lüftungsanlagen n 50 < 1,5 1/h) beh. Geb.-Vol. Spezifischer Lüftungswärmeverlust H V 0,190 * 758,5 = 144 Fenster Ausrichtung Reduktions- g-wert Fläche Globalstr. Heizzeit faktor (senkr. Einstr.) m² kwh/a 1. Ost O/W 0,567 * 0,60 * * 155 = 2. Süd S 0,567 * 0,60 * 18,01 * 270 = West O/W 0,567 * 0,60 * * 155 = 4. Nord N 0,567 * 0,60 * 19,32 * 100 = ,567 * * * = ,567 * * * = Solare Gewinne Q S Summe 2311 A N m³ kwh/a Innere Gewinne Q I 22,0 * 242,7 = 5340 Wärmegewinne Q G Freie Wärme Q F Q S + Q I = 7651 Jahres-Heizwärmebedarf Q h H T H V Q s Q i Q h '' W/K W/K kwh/a kwh/a kwh/a 66 ( 153, ,1 ) - 0,95 ( ) = ,8 Nebenanforderung Neubau: W/(m²K) W/(m²K) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' 0,406 Grenzwert 0,602 relativ zum Grenzwert 67% Hauptanforderung Neubau: Heizsystem: BW-Kessel 55/45 C, im unbeheizten Bereich, mit Speicher, mit Zirkulation Warmwasser: zentral Anlagenaufwandszahl (primärenergiebez.) nach DIN V : 1,533 W/K Primärenergiebedarf Q P '' 97,1 Grenzwert 95,9 relativ zum Grenzwert 101% Institut Wohnen und Umwelt - August

31 Vergleich Standard-Dämmstoff PUR-Hartschaum: Energieeinsparung bei gleicher Dämmstärke Legt man gleiche Dämmstärken (und entsprechend gleiche Wohnflächen) zu Grunde, so können gegenüber Standard-Dämmstoffen durch Verwendung von PUR-Hartschaum die Wärmeverluste deutlich reduziert werden. Bild 25 zeigt eine Gegenüberstellung der U-Werte bei gleicher Dämmstärke. Bei der Dachfläche werden die Verluste um 35%, bei der Außenwand um 21%, beim Erdgeschossfußboden um 32% reduziert. Entsprechend sinkt der Jahresheizwärmebedarf von 50,8 auf 45,3 kwh pro m² Gebäudenutzfläche A N eine Reduktion um 11% (siehe EnEV-Nachweis in Bild 26). Es können jährlich 1400 kwh Brennstoff eingespart werden, wodurch sich die Heizkosten bei einem Preis von 40 Euro/MWh um ca. 56 Euro jährlich reduzieren. Über einen Betrachtungszeitraum von 30 Jahren ergibt sich bei real gleich bleibenden Energiepreisen ein Barwert für die Einsparung von ca Euro. Steildach Mehrfamilienhaus Frechen (Altbau): Besserer Wärmeschutz bei gleicher Konstruktionsstärke durch PUR-Hartschaum Standard-Dämmung PUR-Dämmung Außenwand Kellerdecke / Decke Durchfahrt 1 Gipskarton 12,5 mm 2 Lattung / Luftschicht Dämmplatte WLG 040 PUR-Dämmung WLG mm 176 mm 4 Sparren 160 mm / Luftschicht 5 Unterspannbahn 6 Lattung und Konterlattung 7 Dachziegel d = 37 cm 37 cm U = 0,200 W/(m²K) 0,131 W/(m²K) 1 Gipskarton 12,5 mm Dämmplatte WLG 040 Dämmplatte WLG mm 107 mm 3 Gipsputz 10 mm 4 Hohlblocksteine 240 mm 5 Außenputz 20 mm d = 39 cm 39 cm U = 0,308 W/(m²K) 1 Zementestrich 40 mm 2 Trittschalldämmung WLG mm 4 Stahlbetondecke 160 mm Dämmplatte WLG mm d = 36 cm U = 0,228 W/(m²K) 0,242 W/(m²K) Dämmplatte WLG mm 36 cm 0,154 W/(m²K) Bild 25: Regeldetails, Schichtaufbau und U-Werte (nach DIN EN ISO 6946) Vergleich zwischen Standard- Dämmstoff und PUR-Hartschaum bei gleichen Dämmstärken