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 Bauen nach der neuen Energieeinsparverordnung Bereits in der Begründung zur 3. Wärmeschutzverordnung hat die Bundesregierung erklärt, bis zum Jahr 2000 eine nächste Stufe des Niedrigenergiehaus-Standards festzulegen. Auch der Bundesrat hat in seiner Erschließung zur Wärmeschutzverordnung 1995 eine spätere Novellierung verlangt, die den Energieverbrauch bei Neubauten um rd. weitere 30 % reduziert. Dieses Ziel allein mit baulichen Maßnahmen erreichen zu wollen, wäre der falsche fachliche Ansatz. Die Einbeziehung der Heizungsanlage in die Energiebilanz wird damit zum notwendigen Schritt. Während bisher Anforderungen an die Nettoenergie gestellt wurden, ist zukünftig die Bruttoenergie, d.h. die Endenergie bewertet, um die Effizienz der Anlagentechnik einzubeziehen. Durch einen Bezug der Anforderungen allein auf die Endenergie dürfen aber keine ungerechtfertigten Vorteile für einzelne Wärmeversorgungsarten entstehen, deren Umwandlungsverluste außerhalb des Gebäudes entstehen. Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Vorketten bei der Energieumwandlung und beim Transport des jeweiligen Energieträgers muss auch der Jahresheizenergiebedarf primärenergetisch bewertet werden. Die Verordnung ist daher so konzipiert, dass der Jahres-Primärenergiebedarf bei verpflichtender Ausweisung des Endenergiebedarfs (Angabe für den Verbraucher im Rahmen des Energiepasses) nachzuweisen ist. Die Festlegung des Jahresheizenergiebedarfs in der Energieeinsparverordnung entspricht einer durch das Grundlagendokument Nr. 6 Energieeinsparung und Wärmeschutz vorgegebenen Leistungsstufe innerhalb unterschiedlicher Verfahren zur Energieeinsparung.
Abb. 7.2.1 Energiepreisentwicklung und Umweltschutz verstärken den Trend zu Niedrigenergiegebäuden
Für die technische Umsetzung wurde mit der europäischen Norm DIN EN 832 Berechnung des Heizenergiebedarfs von Gebäuden eine europaweit geltende Richtlinie geschaffen, mit der in einer einheitlichen Methode der Heizwärme- und Heizenergiebedarf berechnet werden kann. Die deutsche Norm DIN V 4108-6 Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs von Gebäuden dient zur Umsetzung der europäischen Norm durch Festlegung von Randbedingungen, die typisch für Deutschland sind. DIN V 4108-6 bietet zwei Methoden für den Nachweis an: Für kleinere Gebäude die sog. Heizperiodenbilanzierung und alternativ die genauere Monatsbilanzierung. Zur Beurteilung der Effizienz von Heizungsanlagen steht DIN V 4107-10 Kennwerte für Heizanlagen mit vereinfachten graphischen Verfahren oder genauen Berechnungsmethoden zur Verfügung.
Die bisherigen Anforderungen können allerdings nicht direkt mit den neuen Regelungen verglichen werden, da die Transmissionswärmeverluste jetzt auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche und nicht mehr auf das beheizte Bauwerkvolumen bezogen werden.
Bezüglich konstruktiver Wärmebrücken schreibt die neue Verordnung erstmals vor, dass der Wärmebrückeneinfluss so gering wie möglich zu halten und der noch verbleibende Einfluss zu berücksichtigen ist. Dafür gibt es wieder pauschalierende und genauere Verfahren, wobei der auf die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche des Gebäudes bezogene Pauschalansatz auf der sicheren Seite liegt. Wärmebrücken sind bei der Ermittlung des Jahresheizwärmebedarfs auf eine der folgenden Arten zu berücksichtigen:
Die letztgenannte Methode kann für Außenbauteile in Sandwichbauweise mit deren Anschluss- und Befestigungsdetails zu den günstigsten Wärmebrückenverlusten führen.
Abb. 7.2.2a Infrarotaufnahme im Anschlussbereich zweier unterschiedlicher Sandwichprofile ohne Wärmebrücken
Abb. 7.2.2b Infrarotaufnahme im Eckbereich einer Wand in Sandwichbauweise lässt ebenfalls keine Wärmebrücken erkennen
Abb. 7.2.3a Infrarotaufnahme im Innenbereich eines Gebäudes in Massivbauweise zeigt deutlich die Wärmebrücken
Abb. 7.2.3a Infrarotaufnahme im Außenbereich eines Gebäudes in Massivbauweise mit erheblichen Wärmebrücken in der Fassade Bildquelle Abb. 7.2.2a bis 7.2.3b: Koschade, R.: Sandwich Panel Construction; Ernst & Sohn, Berlin 2002; Luftdichtheit Neu in die Energieeinsparverordnung aufgenommen ist auch der mögliche Ansatz unterschiedlich hoher Lüftungswärmeverluste bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen. Als Standardwert ohne Dichtheitsprüfung des Gebäudes gilt nach neueren Erkenntnissen ein Luftwechsel von n = 0,7. Dieser kann auf n = 0,6 reduziert werden, wenn die Dichtheit des Gebäudes durch das genormte Verfahren mit der Blower Door überprüft wird.
Abb. 7.2.4 Genormtes Blower Door Messverfahren zur Luftdichtheit von Gebäuden nach DIN 4108-7
Wie in der bisherigen Wärmeschutzverordnung müssen neben den Anforderungen an das Gebäude als Ganzes auch bauteilbezogene Zusatzanforderungen gestellt werden, um bei energetisch kritischen Stellen bauliche Mindestanforderungen sicherzustellen. Diese Regelungen erfolgen in DIN 4108-2 mit besonderer Beachtung von Wärmebrücken und der Tauwasserbildung auf inneren Oberflächen.
Bei der Änderung von bestehenden Gebäuden handelt es sich im wesentlichen um eine Fortschreibung aus der Wärmeschutzverordnung mit Anforderungen an die Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenbauteile. Das Instrument der bedingten Anforderungen wurde dem neuesten Stand der Technik und Wirtschaftlichkeit angepasst und damit die Anwendbarkeit erweitert. Die Anforderungen wurden geringfügig verschärft.
Erstmals wird es auch Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz geben. Der Energieeintrag soll durch bauliche Maßnahmen derart begrenzt werden, dass in der warmen Jahreszeit vernünftige raumklimatische Verhältnisse ohne Kühlung sichergestellt werden können. Ergeben sich zu hohe Raumtemperaturen, so ist im Falle raumlufttechnischer Anlagen zur Kühlung die spezifische Kühlleistung zu begrenzen. Bei Gebäuden, deren Fensterflächenanteil 30 % nicht überschreitet ist ein entsprechender Nachweis allerdings nicht erforderlich.
Die Fortschreibung der Wärmeschutzverordnung und der Heizanlagenverordnung zur Energieeinsparverordnung gibt dem Planer ein Instrumentarium mit weitreichender Gestaltungsfreiheit. Die Verschärfung des Anforderungsniveaus ist bei angemessenen Amortisationszeiten wirtschaftlich vertretbar. Mit heutigen Baustoffen, Bauarten und Heizungstechniken lassen sich die angestrebten Einsparpotenziale ohne weiteres umsetzen. Das Berechnungsverfahren bietet einen ganzheitlichen Ansatz für den Energiebedarf eines Gebäudes und erlaubt jetzt einen direkten Vergleich mit den gemessenen Verbrauchswerten.
Vergleich der Untersuchungsberichte Wärmeschutz-V zu EnEV Für den Planer von Gebäuden mit vorgefertigten Außenbauteilen in Sandwichbauweise stellt sich als erstes die praktische Frage, inwieweit die Elementdicken auf Grund der neuen Anforderungen unverändert bleiben können oder erhöht werden müssen. Für einen nicht objektspezifischen Industriebau, bestehend aus einer Werkhalle mit anschließendem Bürotrakt, werden die baulichen Anforderungen der Wärmeschutzverordnung 95 (Wärmeschutz-V) und der Energieeinsparverordnung (EnEV) verglichen. In beiden Fällen ist die Werkhalle mit 16 °C Raumtemperatur als Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen, der Bürotrakt nach den Anforderungen für Gebäude mit normalen Temperaturen einzustufen. Die Angaben für Bauteilflächen, Volumina und Wärmedurchgangskoeffizienten sind in den Prüfberichten C1-13/95, C1-08/01 und C1-09/01 des FIW dokumentiert. Für die Werkhalle werden die konstruktiven Anforderungen zur Erfüllung beider Vorschriften in Tabelle A gegenübergestellt. Der Einsatz dickerer Sandwich-Elemente ist aufgrund der neuen Vorschriften nicht erforderlich. Bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen hängt der erforderliche Wärmeschutz der Außenbauteile allerdings stark von der Qualität der heizungstechnischen Anlage, dem Energieträger und der Annahme für die Gebäudedichtheit ab (vgl. Tabelle B). So ergeben sich bei Einbau eines mit Erdgas oder Heizöl betriebenen Brennwertkessels und entsprechend optimierter Verteilung und Regelung unter gleichzeitiger Annahme eines Gebäudes mit Dichtheitsprüfung gegenüber den Anforderungen der Wärmeschutzverordnung keine Änderungen bei den baulichen Maßnahmen. Dagegen macht allein der Austausch durch einen Niedertemperaturkessel die Erhöhung der Elementdicke für Wand und Dach um 20 mm erforderlich. Damit wird deutlich, dass die Einflüsse auf die Heizenergiebilanz infolge von Verbesserungen bzw. Verschlechterungen im heizungs- und anlagentechnischen Bereich erheblich sind. Der ganzheitliche Ansatz der Energieeinsparverordnung gibt den Architekten und Ingenieuren mehr Flexibilität und größere Entscheidungsfreiheit bei energetisch besseren Entwurfslösungen.
Untersuchungsbericht des Forschungsinstituts für Wärmeschutz e.V. München1) zum Nachweis nach EnEV für eine Werkhalle mit Bürotrakt Antragsteller Bauvorhaben
Bericht Nr.: C1-09/01 1. Aufgabenstellung Für ein nicht objektspezifisches Industrieprojekt, bestehend aus einer Werkhalle mit anschließendem Bürotrakt, soll eine Wärmeschutzberechnung nach der zukünftigen Energieeinsparverordnung (EnEV) durchgeführt werden. Dabei ist von einem vorliegenden Wärmeschutznachweis nach Wärmeschutzverordnung 95 auszugehen. Die Werkhalle ist mit 16 °C Raumtemperatur als Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen (12 °C < 9 < 19 °C) zu behandeln, der Bürotrakt ist nach den Anforderungen für Gebäude mit normalen Temperaturen mit dem Monatsbilanzverfahren zu berechnen. 2. Unterlagen Wärmeschutznachweis nach Wärmeschutzverordnung
95 des FIW München vom 04.10.1995 für Metecno Bausysteme GmbH
(zu diesem Zeitpunkt: DLW-Metecno GmbH), 3. Angaben zum Gebäude 3.1 Beschreibung des Gebäudes Die Werkhalle und der Bürotrakt werden durch ein gemeinsames Dach überspannt. Die Trennwand zwischen den unterschiedlich genutzten Räumen besteht aus 24 cm dickem Ziegelmauerwerk. Das Dach und die Außenwände bestehen aus Sandwichelementen mit Polyurethan-Hartschaumkern, die auf einer Metallkonstruktion befestigt sind (siehe Abb. 7.2.5 und 7.2.6). 3.2 Bauteilflächen Die Bauteilflächen werden dem unter Punkt 2. genannten Wärmeschutznachweis entnommen und sind unter Punkt 3.4 mit aufgelistet. Werkhalle Bürotrakt
3.3 Beheiztes Volumen und Nutzfläche Werkhalle Das beheizte Bruttovolumen beträgt Ve = 13.715
m³. Bürotrakt Das beheizte Bruttovolumen beträgt Ve = 2.312 m³. Die beheizte Nutzfläche berechnet sich zu AN = 739,8 m². Das A/Ve - Verhältnis beträgt 1.152,0 m² / 2.312 m³ = 0,498 m-1.
Abb. 7.2.5 Anlage 1 zum Prüfbericht C1-09/01 - Dachdraufsicht der Werkhalle mit Büro- und Sozialtrakt
Abb. 7.2.6 Anlage 2 zum Prüfbericht C1-09/01 - Ansichten zur Werkhalle mit Büro- und Sozialtrakt 3.4 Bauteilkennwerte Werkhalle: Die Wärmedurchgangskoeffizienten U der wärmeübertragenden Hüllfläche sowie der Gesamtenergiedurchlassgrad der Außenfenster werden dem unter 2 genannten Wärmeschutznachweis entnommen. Bürotrakt: Der Wärmedurchgangskoeffizient der Fenster aus dem unter 2. genannten Wärmeschutznachweis (kF = 1,6 W/(m²·K)) wird um 0,1 W/(m²·K) erhöht, um das zukünftig geänderte Berechnungsverfahren bei Fenstern zu berücksichtigen, d.h. UW = 1,7 W/(m²·K). Die Wärmedurchgangskoeffizienten U der übrigen Bauteile, auch von Wand und Dach, sowie der Gesamtenergiedurchlassgrad der Außenfenster werden dem genannten Wärmeschutznachweis entnommen. Anmerkung Der Wärmedurchgangskoeffizient UW der Fenster entspricht dem Bemessungswert UW, BW, wie er nach der ab Anfang 2002 gültigen DIN V 4108-4 bestimmt wird, siehe Normvorlage zu DIN V 4108-4 vom 01. 11.2001. Die Bauteilkennwerte zur Werkhalle und zum Bürotrakt sind in den beiden folgenden Tabellen aufgeführt (Abb. 7.2.8 und 7.2.9).
Abb. 7.2.7 PUR-Sandwichelemente für Wände
Abb. 7.2.8 Tabelle: Bauteilkennwerte zur Werkhalle
Abb. 7.2.9 Tabelle: Bauteilkennwerte zum Bürotrakt
4.1 Heizanlagensystem Brennwertkessel ohne Trinkwassererwärmung; maximale Vor-/Rücklauftemperatur 35/28 °C; Aufstellung des Heizkessels außerhalb der thermischen Hülle; horizontale und vertikale Verteilung innerhalb der thermischen Hülle; geregelte Pumpe (Heizung); Radiatoren mit Thermostatventil; Energieträger Erdgas oder Flüssiggas oder Heizöl EL. Eine Berücksichtigung des Heizanlagensystems ist nur für den Bürotrakt erforderlich. Der Nutz-Wärmebedarf für die Trink- und Brauchwassererwärmung wird, gemäß den Regelungen der EnEV für Nicht-Wohngebäude, zu QW = 0 kWh/m²a gesetzt. Ein Ausdruck der Heizanlagendaten findet sich in Anlage 3.
Werkhalle:
Bürotrakt:
Abb. 7.2.10 PUR-Sandwichelemente für Dächer
Abb. 7.2.11 Verbindung der PUR-Sandwichelemente für Dächer 5. Berechnung Bürotrakt
6. Sommerlicher Wärmeschutz
Im vorliegenden Fall des Bürotrakts beträgt der Fensterflächenanteil f = 0,074, ein Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes ist nicht erforderlich. Für die Werkhalle ist kein Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes erforderlich.
Die Anforderung der Energieeinsparverordnung nach
Anhang 1 Tabelle 1 der Energieeinsparver-ordnung (Stand 13.07.2001) wird
erfüllt. Der vorhandene, spezifische, auf die Hüllfläche bezogene Transmissionswärmeverlust H'T,vorh liegt mit 0,50 W/(m2·K) deutlich unter dem zulässigen Höchstwert H'T,max von 0,60 W/(m2·K). Die Anforderung der Energieeinsparverordnung nach Anhang 1 Tabelle 1 der Energieeinsparver-ordnung (Stand 13.07.2001) wird erfüllt.
Gräfelfing, den 13.11.2001 / MS-us
Abb. 7.2.12 Anlage 3 zum Prüfbericht C1-09/01 - GALILEO - Bürotrakt
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