Bauphysiktage Kaiserslautern 2017 - vom Mindestwärmeschutz zum Plusenergiehaus Prof. Dr. Anton Maas Folie 1
Übersicht Rückblick Aktueller Stand Ausblick Folie 2
Folie 3 DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau von 1952
Folie 4 Ölkrise (1973)
Folie 5 Energiekostenanstieg 1973
Entwicklung der Regelungsansätze Komplexität der Anforderungen Mindestwärmeschutz nach Bauordnungsrecht Energiesparender Wärmeschutz Energieeinsparung bei Gebäuden Zertifizierung des Primärenergiebedarfs in der Nutzungsphase Zertifizierung des Primärenergiebedarfs von Gebäuden von der Errichtung bis zum Rückbau DIN 4108-2 (versch. Ausgaben seit 1952) Wärmeschutzverordnungen (1977, 1982, 1994) Energieeinsparverordnungen (2002, 2004) Energieeinsparverordnungen 2007,2009, 2014/16 Leitfaden für nachhaltiges Bauen Quelle: Hegner, modifiziert Folie 6
Entwicklung des energieeffizienten Bauens in Deutschland am Beispiel von neu errichteten Wohngebäuden Folie 7 Quelle: Hauser / Erhorn IBP
Entwicklung der Höchstwerte für verschiedene Bauteile im Gebäudebestand Anforderung an den max. Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m²K) Altbau-Anforderungen (bedingte Anforderung) WSVO 1977 WSVO 1982 WSVO 1995 EnEV 2002/ 2004/2007 EnEV 2009/ 2014/2016/ GEG Außenwand - 0,60 0,40/0,50 0,35/0,40 0,24 Fenster - 3,1 1,8 1,7 1,3 Oberste Geschossdecke, Decken gegen Außenluft, Dächer, Dachschrägen Kellerdecke, Decke/Wände gegen unbeheizt - 0,45 0,30 0,25/0,30 0,20/0,24-0,70 0,50 0,40/0,50 0,30/0,50 Folie 8
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 18599 mit aktuellem Stand; DIN V 4108-6 / DIN V 4701-10 gelten nur für eine Übergangszeit (bis 31.12.2018) Neues Wärmebrückenbeiblatt und das Tabellenverfahren (DIN V 18599-12) werden in Bezug genommen Keine Verschärfungen für den Gebäudebestand Folie 9
Vorgesehene Gestaltung der Zusammenführung von EnEG (EnEV) und EEWärmeG Gebäudeenergiegesetz -EnEG-Inhalte - EEWärmeG-Inhalte bis 2019 / 2021 ab 2019 / 2021 öffentliche Gebäude Anforderungsniveau sonstige Gebäude Verordnung Anforderungsniveau für alle Neubauten etwa KfW Effizienzhaus 55 Q P, EnEV 2016 : 26 % U EnEV 2016 : 12 % EnEV 2016 DIN V 18599:2016-10 Tabellenverfahren DIN V 18599 Mit Übergangsfrist anwendbar: DIN V 4108-6 / DIN V 4701-10 Normen DIN V 18599:2016-10 (oder aktueller) Tabellenverfahren DIN V 18599 Folie 10
Referenzbau- und -anlagentechnik für Wohngebäude EnEV 2016 (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 U 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) Außentür U ref = 1,8 W/(m 2 K) Heizung u. Warmwasser Ref. Brennwerttechnik 55/45 C Folie 11
Mögliche Ausführungen ab EnEV-Niveau 2016 Fernwärme, Wärmepumpe, Pellet, 2fach-Wärmedämmglas d Dämm = 18 20 cm Monol. = 0,09 0,10 W/(mK) d Dämm = 10 12 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) U WB = 0,05 W/(m²K) Gas-Brennwert + Solaranlage (Referenzanlagentechnik wie 2009) 3fach-Wärmedämmglas d Dämm = 25 30 cm Monol. = 0,07 0,09 W/(mK) d Dämm = 12 14 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) U WB = 0,03 W/(m²K) Folie 12
Mögliche Ausführungen ab EnEV-Niveau 2016 Gas-Brennwert + Solaranlage (Referenzanlagentechnik wie 2009) 3fach-Wärmedämmglas d Dämm = 25 30 cm Monol. = 0,07 0,09 W/(mK) d Dämm = 12 14 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) U WB = 0,03 W/(m²K) Mögliche Ausführungen bei einem GEG-Niveau EH 55 (Q P 55 % H T 70 % ) Fernwärme, Wärmepumpe, Pellet, Gas-Brennwert + Solaranlage + Zu- und Abluftsystem mit Wärmerückgewinnung 3fach-Wärmedämmglas d Dämm = 25 35 cm Monol. = 0,07 0,09 W/(mK) d Dämm = 16 20 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) U WB = 0,03 W/(m²K) Folie 13
Vorgesehene Schritte im Zuge der Novellierung Vorlage Referentenentwurf Januar 2017 (ist erfolgt) Derzeit Überarbeitung des Referentenentwurfs (bis Mitte 2018?), 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 Heizwärmebedarf oder Wärmeenergiebedarf Prüfung und Aktualisierung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen; Untersuchungen weiterer Gebäudetypen Beschreibungen neuer Referenzgebäude (für den neuen Standard) Ggfs. unterschiedliche Anforderungen bei EFH und MFH Untersuchungen zu weiteren Flexibilisierungsoptionen (über PV-Optionen hinaus) Folie 14
Ausgewählte Ergebnisse Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Quelle: IB Hauser, ITG Dresden, IBP Stuttgart, Ecofys, IB Schiller EnEV 2017 Vorbereitende Untersuchungen Endbericht vom 29. Februar 2016 Zukunft Bau, SWD 10.08.17.7-14.08 Folie 15
Randbedingungen Energiepreissteigerungen Szenario Prognos Szenario EU Szenario 1% Energieträger 2015-2035 2036-2045 Erdgas 1,2 % 1,0 % Holzpellets 1,5 % 1,3 % Strom 0,1 % 0,0 % Energieträger 2015-2019 2020-2029 2030-2042 Erdgas/Holzpellets 2,8 % 2,8 % 2,8 % Strom 2,2 % 0,6 % 0,1 % Energieträger 2015-2045 Erdgas/Holzpellets/Strom 1,0 % Quelle: IB Hauser, ITG Dresden, IBP Stuttgart, Ecofys, IB Schiller EnEV 2017 Vorbereitende Untersuchungen, Endbericht vom 29. Februar 2016 Zukunft Bau, SWD 10.08.17.7-14.08 Folie 16
Amortisationszeiten und Deckungsfehlbeträge für QP 55% / HT 85%* und QP 55% / HT 70% Betrachtungszeitraum 30 a, Preissteigerung Prognos Folie 17 * Q P 55 bedeutet eine Unterschreitung des Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes der EnEV um 45 %; analog gilt der Ansatz für H T 85 oder 70
einige praktische Konsequenzen aus den vorgesehenen Neuregelungen Neues Wärmebrückenbeiblatt ermöglicht die pauschale Anwendung eines kleineren Korrekturwertes. U WB = 0,03 W/(m²K) reduziert den Primärenergiebedarf gegenüber U 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 18
Folie 19 Effizienzhaus Plus in Kassel
Folie 20 Effizienzhaus Plus in Kassel
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 18599 und EnEV-relevanter Normen (z.b. DIN 4108-2 Sommerlicher Wärmeschutz) Bonusanreize für sinnvolle Planung (Gebäudeorientierung, Fensterflächenanteil, Kompaktheit, ) Nachweisverfahren auf Basis von CEN-Normen Folie 21
EPBD Mandat M/480 - Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden 100 Standards in 11 Modulen davon etwa 50%TRs Derzeit werden die nationalen Anhänge der DIN EN ISO-Normen abgestimmt. Die deutschen Normenfassungen erscheinen in den nächsten Monaten. Für EnEV-Nachweise kommt die Normenreihe DIN EN ISO 52000 nicht zur Anwendung Folie 22
Schritte im Rahmen der (nationalen) Normung Validierung der DIN V 18599 wird vorgenommen; erste Ergebnisse liegen vor und werden diskutiert. Ggfs. notwendige Korrekturen werden in Berichtigungen bekannt gemacht. Neufassung von DIN 4108, Beiblatt 2 (Wärmebrücken) liegt als Entwurf vor; Kommentare bis Ende 2017. Einspruchssitzung Anfang Februar. Folie 23
Neues Wärmebrückenbeiblatt - Anschlussdetails im Überblick Folie 24
Prinzipdarstellung der Details im neuen Wärmebrückenbeiblatt (Legende: 4 Mauerwerk mit 0,12 0,21; 5 Mauerwerk mit 0,14 1,3; 6 Stahlbeton = 2,3 W/(mK)) Folie 25
Prinzipdarstellung der Details im neuen Wärmebrückenbeiblatt (Legende: 4 Mauerwerk mit 0,12 0,21; 5 Mauerwerk mit 0,14 1,3; 6 Stahlbeton = 2,3 W/(mK)) Folie 26
Ψ [W/(m K)] Grundlage der -Werte Balkonplatte - außengedämmtes Mauerwerk Detail Legende Beschreibung Nr. Material Wärmeleit- fähigkeit 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [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] 100 160 200 240 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 0,00 100 150 200 Dicke Dämmung [mm] Folie 27
DIN V 18599 Teil 12: Tabellenverfahren Berechnungsgang tabellarisch Gebäudedaten Volumen (Außenmaß) [m³] V e = 464,10 m³ V L = n ˑV e 0,76 352,72 m³ Nettogrundfläche [m²] A NGF = 150,85 m² -12 C Bauteil Außenwand Fenster Fenstertüren Kurzbezeich nung Fläche A i Wärmesenken Wärmedurchgangskoeffizient U i H ti' U i * A i Fx q e,min Wärmetransferkoeffizient H T [W/K] und maximaler Wärmestrom Q T [W] H ti U i * A i * Fx 20 C maximaler Wärmestrom Q ti H Ti * q max [m²] [W/(m²K)] [W/K] [W/K] [W] W 1 22,61 0,28 6,33 1,00 6,33 203 W 2 34,97 0,28 9,79 1,00 9,79 313 W 3 20,30 0,28 5,68 1,00 5,68 182 W 4 39,57 0,28 11,08 1,00 11,08 355 WB 117,45 0,05 5,87 1,00 5,87 188 F N 2,67 1,30 3,47 1,00 3,47 111 FW 9,13 1,30 11,87 1,00 11,87 380 F S 8,17 1,30 10,62 1,00 10,62 340 F O 4,52 1,30 5,88 1,00 5,88 188 q i,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 1987 1,011 1,019 1,026 1,030 1,035 1,039 1,043 1,047 1,050 1,054 vor 1987 bis 1994 1,008 1,013 1,017 1,020 1,022 1,024 1,026 1,028 1,030 1,032 nach 1994 1,005 1,011 1,016 1,017 1,017 1,018 1,019 1,020 1,020 1,021 Gas-Spezial-Heizkessel 1978 bis 1994 1,015 1,028 1,042 1,046 1,049 1,053 1,056 1,060 1,063 1,066 nach 1994 1,020 1,037 1,053 1,060 1,067 1,074 1,080 1,087 1,093 1,099 Gebläsekessel nach 1994 1,015 1,028 1,042 1,046 1,049 1,053 1,056 1,060 1,063 1,066 von 1987 bis 1994 1,020 1,038 1,054 1,055 1,056 1,057 1,058 1,058 1,059 1,060 vor 1987 1,026 1,049 1,071 1,073 1,075 1,077 1,079 1,081 1,083 1,085 Folie 28
Themen der Bauphysiktage 2017 (unvollständig) Weiterentwicklungen von Normen / Bewertungsverfahren / Erfahrungsaustausch Analyse von Maßnahmen im Gebäudebestand Gebäude als Wärmespeicher (Power to Heat) Energieeffizienz und Behaglichkeit (thermischer Komfort im Sommer) Erprobung neuer Materialien, Konstruktionen und technischer Komponenten Gebäudestandards und energetische Modernisierung Folie 29